【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于储能领域，具体而言，涉及一种硬碳材料及其制备方法、电池。
技术介绍
1、硬碳材料具有合适的碳层间距离和丰富的石墨微晶域，且成本较低，被广泛用作电池负极材料。
2、然而，现有的硬碳材料灰分含量高，会导致电池的稳定性和容量低。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种硬碳材料及其制备方法、电池，采用本申请提供的硬碳材料具有较低的灰分，有利于提升电池的稳定性和容量。
2、在本专利技术的第一个方面，本专利技术提出了一种硬碳材料，根据本专利技术的实施例，所述硬碳材料的灰分含量小于0.3wt.％。
3、根据本专利技术上述实施例的硬碳材料，该硬碳材料中灰分的含量小于0.3wt.％，灰分含量较高时，一方面，会占据电极材料中的有效质量，从而降低了电池的容量；另一方面，灰分会在电池循环过程中会从材料内部析出，催化电解液分解，从而影响电池的稳定性，由此，通过将硬碳材料中灰分的含量限定在上述范围内，有利于兼顾电池的容量的稳定性。
4、在本专利技术的一些实施例中，所述硬碳材料的压实密度为0.9g/cm3-1.1g/cm3。由此，有利于兼顾电池的首次库伦效率和容量。
5、在本专利技术的第二个方面，本专利技术提出了一种制备所述硬碳材料的方法，根据本专利技术的实施例，该方法包括将焦油进行固化，得到固化颗粒；将所述固化颗粒进行预碳化处理，得到预碳化粉体；将预碳化粉体进
6、另外，根据本专利技术上述实施例的方法可以具有如下附加技术特征：
7、在本专利技术的一些实施例中，所述焦油包括化石焦油、生物质焦油、树脂焦油中的至少一种。由此，能够得到具有低灰分的硬碳材料，有利于兼顾电池的稳定性和容量。
8、在本专利技术的一些实施例中，所述固化包括将焦油与水混合进行水热处理。由此，能够获得低灰分的硬碳材料，有利于电池兼顾电池的稳定性和容量。
9、在本专利技术的一些实施例中，所述水热处理的温度为50℃-300℃。由此，有利于得到低灰分的硬碳材料。
10、在本专利技术的一些实施例中，所述水热处理的时间为1h-24h。由此，有利于得到低灰分的硬碳材料。
11、在本专利技术的一些实施例中，所述焦油与所述水的质量比为1:(0.5-10)。由此，有利于得到低灰分的硬碳材料。
12、在本专利技术的一些实施例中，所述固化包括将焦油与氧化剂混合固化。由此，促使焦油分子发生聚合反应，有利于形成相互交联的有机大分子，进而有利于得到性能较好的硬碳材料。
13、在本专利技术的一些实施例中，焦油与氧化剂的质量比为1:(0.2-10)。
14、在本专利技术的一些实施例中，焦油与氧化剂混合固化的温度为50℃-300℃。由此，有利于得到低灰分的硬碳材料。
15、在本专利技术的一些实施例中，焦油与氧化剂混合固化的时间为0.5h-24h。由此，有利于得到低灰分的硬碳材料。
16、在本专利技术的一些实施例中，所述氧化剂包括硝酸、高锰酸钾、双氧水中的至少一种。
17、在本专利技术的一些实施例中，所述固化包括将焦油、醛类化合物与催化剂进行混合固化。由此，可以生成具有三维网络结构的硬碳材料，提高了硬碳材料的性能，有利于兼顾电池的稳定性。
18、在本专利技术的一些实施例中，所述焦油与所述醛类化合物的质量比为1:(0.1-1)。由此，能够得到具有低灰分的硬碳材料。
19、在本专利技术的一些实施例中，所述焦油与所述催化剂的质量比为1:(0.1-1)。由此，能够得到具有低灰分的硬碳材料。
20、在本专利技术的一些实施例中，焦油与催化剂混合固化的温度为25℃-300℃。由此，能够得到具有低灰分的硬碳材料。
21、在本专利技术的一些实施例中，焦油与催化剂混合固化的时间为1h-30h。由此，能够得到具有低灰分的硬碳材料。
22、在本专利技术的一些实施例中，所述醛类化合物包括甲醛和乙醛中的至少一种。
23、在本专利技术的一些实施例中，所述催化剂包括盐酸、硫酸、醋酸、氢氧化钠水溶液和氨水中的至少一种。由此，可以促进生成具有富闭孔结构的硬碳材料，进而能够提高硬碳材料的性能，有利于兼顾电池的稳定性。
24、在本专利技术的一些实施例中，所述预碳化的温度为300℃-800℃。由此，能够得到具有低灰分的硬碳材料。
25、在本专利技术的一些实施例中，所述预碳化粉体的粒径为100目-500目。由此，能够得到具有较高性能的硬碳材料，有利于兼顾电池的首次库伦效率。
26、在本专利技术的一些实施例中，所述预碳化包括将固化后的固化颗粒与含杂原子的有机物进行混合加热，得到预碳化粉体。由此，可以得到具有较高性能的硬碳材料，有利于兼顾电池的容量。
27、在本专利技术的一些实施例中，所述混合加热的温度为300℃-800℃。由此，有利于得到具有低灰分的硬碳材料。
28、在本专利技术的一些实施例中，所述混合加热的时间为1h-24h。由此，有利于得到具有低灰分的硬碳材料。
29、在本专利技术的一些实施例中，所述含杂原子的有机物包括聚四氟乙烯、聚丙烯腈、尿素、三聚氰胺和磷酸中的至少一种。
30、在本专利技术的一些实施例中，所述煅烧的温度为800℃-2000℃。由此，能够形成更为稳定的硬碳结构，从而有利于获得具有低灰分的硬碳材料。
31、在本专利技术的一些实施例中，所述煅烧的升温速率为0.5℃/min-10℃/min。由此，能够形成更加有序和稳定的硬碳结构，进而有利于获得具有低灰分的硬碳材料。
32、在本专利技术的一些实施例中，所述煅烧的时间为0.5h-10h。
33、在本专利技术的一些实施例中，步骤将焦油进行固化，得到固化颗粒之前包括：将含碳化合物进行煅烧，得到所述焦油。由此，不仅能够获得低灰分的硬碳材料，还能降低成本，减少环境污染。
34、在本专利技术的一些实施例中，所述含碳化合物包括沥青、生物基材料、树脂和糖类中的至少一种。由此，能够产生具有低灰分的焦油，进而能够制备得到具有较低灰分的硬碳材料，有利于兼顾电池的稳定性。
35、在本专利技术的第三个方面，本专利技术提出了一种电池。由此，该电池包括上述硬碳材料或采用上述方法制得的硬碳材料，由此，该电池具有较好的稳定性和容量。
36、本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
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1.一种硬碳材料，其特征在于，所述硬碳材料的灰分含量小于0.3wt.％。
2.根据权利要求1所述的硬碳材料，其特征在于，所述硬碳材料的压实密度为0.9g/cm3-1.1g/cm3。
3.一种制备权利要求1或2所述的硬碳材料的方法，其特征在于，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述焦油包括化石焦油、生物质焦油、树脂焦油中的至少一种；
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述固化包括：将焦油与氧化剂混合固化；
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述固化包括：将焦油、醛类化合物与催化剂进行混合固化；
7.根据权利要求3-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述预碳化的温度为300℃-800℃；
8.根据权利要求3-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述煅烧的温度为800℃-2000℃；
9.根据权利要求3-6中任一项所述的方法，其特征在于，步骤将焦油进行固化，得到固化颗粒之前，还包括：将含碳化合物进行煅烧，得到所述焦油；
10.一种电池，其特征在于，所
...【技术特征摘要】
1.一种硬碳材料，其特征在于，所述硬碳材料的灰分含量小于0.3wt.％。
2.根据权利要求1所述的硬碳材料，其特征在于，所述硬碳材料的压实密度为0.9g/cm3-1.1g/cm3。
3.一种制备权利要求1或2所述的硬碳材料的方法，其特征在于，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述焦油包括化石焦油、生物质焦油、树脂焦油中的至少一种；
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述固化包括：将焦油与氧化剂混合固化；
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述固化包...
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