【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及二次电池材料制备，具体提供一种高功率硬碳复合材料及其制备方法，制备一种钠掺杂软碳包覆金属掺杂硬碳复合材料。
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其材料自身的多孔结构，造成其材料的电子导电率差（低于石墨一个数量级），降低其材料的功率性能。
2、提升硬碳功率性能的措施很多，比如选取各项同性好的原料，掺杂电子导电率高的金属或非金属元素，减少材料之间的孔隙提升材料的振实密度改善粉体材料的电子导电率，但是上述措施会带来材料的膨胀较大、首次效率较低及其高温存储下降等缺陷。
3、申请号cn202210327614.5专利技术专利公开了一种金属氧化物无定形碳包覆硬碳复合材料及其制备方法和应用，其复合材料具有核壳结构，内核为掺杂有磷的硬碳，外壳为掺杂金属的无定型碳材料，包覆金属后材料的功率性能虽然得到提升，但是提升幅度有限，会降低循环性能及其高温存储性能。
技术实现思路
1、为提升硬碳材料的功率性能、循环性能及其高温存储性能，本专利技术提供一种高功率硬碳复合材料及其制备方法，通过在硬碳内核中掺杂金属片提升材料的电子导电率及其磁性氧化物改变碳基材料的取向，提升离子的传输速率，并在外表面包覆钠掺杂软碳提升材料的首次效率。
2、一方面，本专利技术提供了如下技术方案：
3、一种高功率硬
4、步骤s1：
5、将金属粉末采用乙醇洗涤，超声波清洗，之后添加到硅烷偶联剂、活性离子、有机溶液中，并在温度为50～150℃反应30～300min,得到改性金属；
6、步骤s2：
7、将改性金属添加到糖类化合物中，并添加交联剂、磁性氧化物分散均匀，之后转移到高压反应釜中，在温度为150～250℃反应1～6h，过滤，真空干燥，之后升温碳化，得到硬碳材料；
8、步骤s3:
9、将沥青添加到有机溶剂中分散均匀，之后添加有机钠盐分散均匀后，添加硬碳材料进行超声分散，分散均匀在温度为100～200℃反应1～6h，过滤，真空干燥，之后转移到管式炉中，在惰性气氛下，升温碳化，得到所述高功率硬碳复合材料。
10、更进一步的，所述步骤s1中金属粉末为银粉、铜粉、镍粉、钴粉或铁粉；
11、所述步骤s3中沥青、有机溶剂、有机钠盐和硬碳材料的质量比为10～30：500～1000：1～5：100；
12、所述步骤s2中改性金属、糖类化合物、交联剂和磁性氧化物的质量比为1～5：100：1～5：0.5～2。
13、更进一步的，所述步骤2中碳化温度为1200～1500℃，时间1～6h；
14、所述步骤3中升温速率为1～10℃/min，升温到700～1200℃，碳化时间1～6h。
15、更进一步的，所述步骤s1中金属粉末、硅烷偶联剂、活性离子和有机溶液的质量比100：1～10：0.5～2：500～1000。
16、更进一步的，所述步骤s1中硅烷偶联剂为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一种；
17、所述活性离子为氯化银，氯化钴、氯化钯、氯化镍中的一种；
18、所述有机溶液为甲苯、二甲苯、四氯化碳、环己烷中的一种。
19、更进一步的，所述步骤s2中糖类化合物为葡萄糖、蔗糖、淀粉、纤维素中的一种。
20、更进一步的，所述步骤s2中交联剂为甲醛、乙醛、戊二醛中的一种。
21、更进一步的，所述步骤s2中磁性氧化物为四氧化三铁、四氧化三钴、四氧化三镍中的一种。
22、更进一步的，所述步骤s3中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一种。
23、本专利技术另一方面，提供一种高功率硬碳复合材料，所述高功率硬碳复合材料基于权利要求1-9任一方法制备；
24、所述高功率硬碳复合材料呈现核壳结构，内核为掺杂金属片的硬碳，外壳为钠掺杂软碳材料。
25、与现有技术相比，本专利技术一种高功率硬碳复合材料及其制备方法具有以下突出的有益效果：
26、本专利技术通过在硬碳内核中掺杂金属片提升材料的电子导电率和强度，磁性氧化物改变碳材料的取向提升材料的离子嵌入通道提升功率性能；同时外层包覆的钠掺杂无定形碳，降低其材料的不可逆容量提升材料的首次效率和循环性能、高温存储性能。
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1.一种高功率硬碳复合材料制备方法，其特征在于，所述方法实现步骤如下：所述方法的实现过程包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高功率硬碳复合材料制备方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的一种高功率硬碳复合材料制备方法，其特征在于，所述步骤2中碳化温度为1200～1500℃，时间1～6h；
4.根据权利要求1、2或3所述的一种高功率硬碳复合材料制备方法，其特征在于，所述步骤S1中金属粉末、硅烷偶联剂、活性离子和有机溶液的质量比100：1～10：0.5～2：500～1000。
5.根据权利要求4所述的一种高功率硬碳复合材料制备方法，其特征在于，所述步骤S1中硅烷偶联剂为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一种；
6.根据权利要求4所述的一种高功率硬碳复合材料制备方法，其特征在于，所述步骤S2中糖类化合物为葡萄糖、蔗糖、淀粉、纤维素中的一种。
...【技术特征摘要】
1.一种高功率硬碳复合材料制备方法，其特征在于，所述方法实现步骤如下：所述方法的实现过程包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高功率硬碳复合材料制备方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的一种高功率硬碳复合材料制备方法，其特征在于，所述步骤2中碳化温度为1200～1500℃，时间1～6h；
4.根据权利要求1、2或3所述的一种高功率硬碳复合材料制备方法，其特征在于，所述步骤s1中金属粉末、硅烷偶联剂、活性离子和有机溶液的质量比100：1～10：0.5～2：500～1000。
5.根据权利要求4所述的一种高功率硬碳复合材料制备方法，其特征在于，所述步骤s1中硅烷偶联剂为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...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏红报，苏方征，
申请(专利权)人：青岛新泰和纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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