晶型渐变的碳材料及其制备方法技术

提供了一种晶型渐变的碳材料，其内核为含碳晶体材料，由内向外，材料的晶型结构向非晶体渐变。该材料与锂具有很好的浸润性，可以与熔融锂快速发生浸润。与传统碳材料相比，该材料做成电极后，金属锂在材料表面的成核能小，有利于金属锂的均匀沉积，进而抑制锂枝晶的生长。另外，该材料制备工艺扩展性强，可在基材或无基材的条件下实现批量化生产。无基材的条件下实现批量化生产。无基材的条件下实现批量化生产。

【技术实现步骤摘要】
晶型渐变的碳材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于新材料
，尤其涉及一种晶型渐变的碳材料。
[0002]背景介绍
[0003]随着新能源行业的蓬勃发展，锂电池的制作工艺和材料也在不断更新升级。石墨是锂电池的传统负极材料，因其较高的比容量(372mAh/g)、较低的嵌锂电位(0.2V Vs Li/Li
+
)和工艺稳定性，而成为主流负极材料。但是随着新能源汽车续航里程的不断提高，石墨负极材料已不能满足制备高能量密度锂电池的要求。另外，随着快充技术的发展，充电采用较大的电流，但石墨与金属锂浸润性差，金属锂在石墨负极表面成核并进行嵌锂速度较慢，所以石墨负极存在析锂的风险，以上不足都将极大限制石墨负极材料在锂电池领域的应用。而金属锂负极材料比容量大(3860mAh/g)，约为石墨负极材料的10倍，有潜力成为单独部件，即作为金属锂负极。但锂离子会在金属锂负极表面快速沉积而产生大量锂枝晶，且可能由于没有宿主材料而发生无限膨胀，这些变化终将导致电池失效，甚至发生安全事故。
[0004]因此，确有必要提供一种碳材料，可以使金本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶型渐变的碳材料，其特征在于，所述碳材料包括含碳晶体材料内核和覆盖于所述内核上的碳质外壳，其中所述碳质外壳由内向外晶型渐变，最内层为晶体结构，最外层为非晶结构，最外层非晶体结构中含有0.5％至7％的氧原子以及0至5％的杂原子。2.根据权利要求1所述的晶型渐变的碳材料，其特征在于，所述含碳晶体材料包括碳纳米管、石墨烯、碳纤维、碳基金属氧化物纤维、碳基共价有机纤维中的至少一种。3.根据权利要求1所述的晶型渐变的碳材料，其特征在于，所述碳材料具有纤维、杆状、棒状、片状或不规则形状；所述碳质外壳的厚度在10nm至600nm范围内。4.根据权利要求1所述的晶型渐变的碳材料，其特征在于，所述的杂原子包括金属杂原子和非金属杂原子，其中，金属杂原子包括铍、钠、镁、铝、钾、钙、锡、铟、铁、铜、金、银、钇、铅、锗中的至少一种，非金属杂原子包括硼、氮、氟、硅、磷、硫、氯、碘、溴中的至少一种。5.根据权利要求1所述的晶型渐变的碳材料，其特征在于，所述碳质外壳中镶嵌有纳米金属颗粒。6.根据权利要求5所述的晶型渐变的碳材料，其特征在于，所述纳米金属颗粒的尺寸范围为5nm至800nm。7.一种制备根据权利要求1至6中任一项所述的晶型渐变的碳材料的方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1、将有机粘结剂、填料、交联剂和溶剂均匀混合，所述填料包括含碳晶体材料、有机填料和任选的无机填料；步骤2、对步骤1获得的混合物进行去除溶剂的预干燥；步骤3、在惰性气氛保护下，将步骤2获得的材料在300℃
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1200℃范围内的温度进行加热，在冷却后得到晶态渐变的碳材料。8.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔德钰，郇庆娜，孙兆勇，陈强，牟瀚波，
申请(专利权)人：天津中能锂业有限公司，
类型：发明
国别省市：