【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及二次电池材料，尤其涉及一种高功率硬碳复合材料及其制备方法、电池。
技术介绍
1、硬碳是一种难石墨化的无定形碳，它具有相互交错的层状结构，层间距大，从而使锂离子能够从各个角度嵌入和脱出，具有良好的快速充放电性能，尤其具有优异的低温充放电性能。但是由于硬碳高的比表面积及材料自身的多孔结构，造成材料的电子导电率差(低于石墨一个数量级)，降低材料的功率性能。
2、目前，提升硬碳功率性能的措施很多，但都或多或少存在各种缺陷，比如，有的措施虽然提升了硬碳功率性能，但是首次效率较低，而有的措施不仅提升硬碳功率性能的幅度有限，还降低了循环性能以及高温存储性能。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种高功率硬碳复合材料及其制备方法、电池，旨在解决硬碳电子导电率低、功率性能差、首次效率低以及循环性能和高温存储性能均不佳的技术问题。
2、为实现以上技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、第一方面，本专利技术提供一种高功率硬碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤s1，制得改性金属粉末；
5、步骤s2，将所述改性金属粉末与糖类化合物、交联剂、磁性氧化物共混反应，过滤，干燥，碳化，得到硬碳材料；
6、步骤s3，将所述硬碳材料与沥青、有机溶剂、有机钠盐共混反应，过滤，干燥，碳化，得到所述高功率硬碳复合材料。
7、作为一种实施方式，所述改性金属粉末、所述糖类化合物、所述交联剂、所述磁性氧化物的质
8、作为一种实施方式，所述磁性氧化物为四氧化三铁、四氧化三钴、四氧化三镍中的至少一种；且/或，
9、所述交联剂为甲醛、乙醛、戊二醛中的至少一种。
10、进一步地，所述糖类化合物为葡萄糖、蔗糖、淀粉、纤维素中的至少一种。
11、进一步地，所述步骤s2中，共混反应的温度为150℃～250℃，时间为1h～6h。
12、进一步地，所述步骤s2中，碳化的温度为1200℃～1500℃，时间为1h～6h。
13、本专利技术通过加入磁性氧化物改变碳材料的取向，以提升材料的离子嵌入通道，进而提升功率性能；尤其是改性金属粉末、糖类化合物、交联剂、磁性氧化物的质量比为(1～5)：100：(1～5)：(0.5～2)时，具有更好的功率性能和存储性能，当磁性氧化物含量过高会降低存储性能及循环性能，含量过低又对提升材料功率性能有所限制。
14、作为一种实施方式，所述沥青、所述有机溶剂、所述有机钠盐、所述硬碳材料的质量比为(10～30)：(500～1000)：(1～5)：100。
15、作为一种实施方式，所述有机钠盐为四氟硼酸钠、双氟磺酰亚胺钠、三氟甲磺酸钠、双草酸硼酸钠、二氟草酸硼酸钠、二氟双草酸磷酸钠、四氟草酸磷酸钠中的至少一种。
16、进一步地，所述有机溶液为甲苯、二甲苯、四氯化碳、环己烷中的至少一种。
17、进一步地，所述步骤s3中，共混反应的温度为100℃～200℃，时间为1h～6h。
18、进一步地，所述步骤s3中，以1℃/min～10℃/min的速率升温到700℃～1200℃，碳化1h～6h。
19、本专利技术通过在硬碳复合材料的外层包覆钠掺杂无定形碳，降低材料的不可逆容量，提升了材料的首次效率、循环性能以及高温存储性能，尤其是沥青、有机溶剂、有机钠盐、硬碳材料的质量比为(10～30)：(500～1000)：(1～5)：100时，具有更好的首次效率及循环性能，当有机钠盐含量过高会造成材料充放电过程中因材料的析钠而降低安全性能，含量过低对提升材料的首次效率有所现在，且对电池的循环性能不利。
20、作为一种实施方式，所述制得改性金属粉末包括：
21、将预处理后的金属粉末与硅烷偶联剂、活性粒子、有机溶液共混反应，得到所述改性金属粉末。
22、作为一种实施方式，所述金属粉末为银粉、铜粉、镍粉、钴粉、铁粉中的至少一种；或者，
23、所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的至少一种；或者，
24、所述活性粒子为氯化银、氯化钴、氯化钯、氯化镍中的至少一种。
25、作为一种实施方式，所述金属粉末、所述硅烷偶联剂、所述活性粒子、所述有机溶液的质量比100：(1～10)：(0.5～2)：(500～1000)。
26、进一步地，所述金属粉末的粒径范围是100nm～1000nm。
27、进一步地，所述制得改性金属粉末中所用的有机溶剂与所述步骤s3中所用的有机溶剂相同。
28、进一步地，所述制得改性金属粉末中，共混反应的温度为50℃～150℃，时间为30min～300min。
29、进一步地，所述制得改性金属粉末中，通过对所述金属粉末进行乙醇洗涤、超声波清洗进行预处理。
30、本专利技术通过采用改性金属，相对于非改性金属，提升材料的分散性能及与电解液的相容性，同时在改性金属中包覆偶联剂等物质降低膨胀性能。通过在硬碳内核中掺杂金属粉末提升材料的电子导电率和强度，尤其是金属粉末、硅烷偶联剂、活性粒子、有机溶液的质量比100：(1～10)：(0.5～2)：(500～1000)时，具有更好的功率性能效果，当金属粉末含量过高会降低存储性能，含量过低对提升材料的功率性能有所限制。
31、第二方面，本专利技术提供一种高功率硬碳复合材料，所述高功率硬碳复合材料采用上述的高功率硬碳复合材料的制备方法制备得到，所述高功率硬碳复合材料呈现核壳结构，内核为掺杂金属粉末的硬碳，外壳为钠掺杂软碳材料。
32、第三方面，本专利技术提供一种电池，包括负极片，所述负极片包括上述的高功率硬碳复合材料。
33、相比现有技术，本专利技术提供的高功率硬碳复合材料及其制备方法、电池的有益效果在于：
34、(1)通过在硬碳内核中掺杂金属粉末提升材料的电子导电率和强度，并通过采用改性金属，相对于非改性金属，提升材料的分散性能及与电解液的相容性，同时在改性金属中包覆偶联剂等物质降低膨胀性能；
35、(2)通过添加磁性氧化物改变碳材料的取向，提升材料的离子嵌入通道，进而提升功率性能；
36、(3)通过在硬碳复合材料的外层包覆钠掺杂无定形碳，降低材料的不可逆容量，提升材料的首次效率、循环性能以及高温存储性能。
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1.一种高功率硬碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的高功率硬碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述改性金属粉末、所述糖类化合物、所述交联剂、所述磁性氧化物的质量比为(1～5)：100：(1～5)：(0.5～2)。
3.如权利要求1所述的高功率硬碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述磁性氧化物为四氧化三铁、四氧化三钴、四氧化三镍中的至少一种；且/或，
4.如权利要求1所述的高功率硬碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述沥青、所述有机溶剂、所述有机钠盐、所述硬碳材料的质量比为(10～30)：(500～1000)：(1～5)：100。
5.如权利要求1所述的高功率硬碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述有机钠盐为四氟硼酸钠、双氟磺酰亚胺钠、三氟甲磺酸钠、双草酸硼酸钠、二氟草酸硼酸钠、二氟双草酸磷酸钠、四氟草酸磷酸钠中的至少一种。
6.如权利要求1至5任一项所述的高功率硬碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述制得改性金属粉末包括：
7.如权利要求6所述的高功率硬碳复合材料的制备方法
8.如权利要求6所述的高功率硬碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述金属粉末、所述硅烷偶联剂、所述活性粒子、所述有机溶液的质量比100：(1～10)：(0.5～2)：(500～1000)。
9.一种高功率硬碳复合材料，其特征在于，所述高功率硬碳复合材料采用如权利要求1至8任一项所述的高功率硬碳复合材料的制备方法制备得到，所述高功率硬碳复合材料呈现核壳结构，内核为掺杂金属粉末的硬碳，外壳为钠掺杂软碳材料。
10.一种电池，其特征在于，包括负极片，所述负极片包括如权利要求9所述的高功率硬碳复合材料。
...【技术特征摘要】
1.一种高功率硬碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的高功率硬碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述改性金属粉末、所述糖类化合物、所述交联剂、所述磁性氧化物的质量比为(1～5)：100：(1～5)：(0.5～2)。
3.如权利要求1所述的高功率硬碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述磁性氧化物为四氧化三铁、四氧化三钴、四氧化三镍中的至少一种；且/或，
4.如权利要求1所述的高功率硬碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述沥青、所述有机溶剂、所述有机钠盐、所述硬碳材料的质量比为(10～30)：(500～1000)：(1～5)：100。
5.如权利要求1所述的高功率硬碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述有机钠盐为四氟硼酸钠、双氟磺酰亚胺钠、三氟甲磺酸钠、双草酸硼酸钠、二氟草酸硼酸钠、二氟双草酸磷酸钠、四氟草酸磷酸钠中...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁金，
申请(专利权)人：深圳市金牌新能源科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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