一种硬碳包覆软碳的复合多孔碳基负极材料的制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及一种硬碳包覆软碳的复合多孔碳基负极材料的制备方法及应用，包括以下步骤:（S1）将软碳材料前驱体炭化、活化得到软碳内核颗粒；（S2）氧化后的软碳内核颗粒经多巴胺聚乙二醇基硅烷接枝改性后，与多巴胺进行原位共聚反应，得到有机硅‑聚多巴胺包覆软碳的复合颗粒；（S3）在复合颗粒的表面进行酚醛的原位聚合，形成酚醛包覆软碳的复合颗粒；（S4）酚醛包覆软碳的复合颗粒经炭化、活化，得到硬碳包覆软碳的复合多孔碳；（S5）复合多孔碳经硅沉积和碳包覆，得到硬碳包覆软碳的复合多孔碳基负极材料。本发明专利技术制得的硬碳包覆软碳的复合多孔碳基负极材料用在锂电池负极时，具有良好的电化学性能，尤其是循环性能和抗压性能优异。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于二次电池负极材料，具体涉及一种硬碳包覆软碳的复合多孔碳基负极材料的制备方法及应用。

技术介绍

1、随着科技发展对能源动力需求的不断提升，以及对于长续航、超快充电池的需求，传统锂电池负极材料石墨已经被开发到接近理论容量。硅材料的理论比容量可以达到4200mah/g，是传统石墨负极材料的10倍以上，然而硅基负极材料没有大规模应用的主要原因在于硅在锂化过程会发生3倍于原有体积的膨胀，这对于锂电池是致命的。硅碳复合材料是目前解决比容量低和缓解硅膨胀效应的有效手段，如化学气相沉积硅碳负极材料，是通过硅烷气体在多孔碳孔道中裂解生成纳米硅制备硅碳复合材料，所用的多孔碳基底的性能对最终产品有很大影响。多孔碳基底材料有硬碳和软碳，两种各有优劣。硬碳主要以生物质和高分子有机物、树脂类为主，生物质类硬碳材料由于固有的大孔，很难通过活化调控孔结构，并且原料受自然环境影响大，很难做到稳定；树脂类硬碳材料通过活化反应可以得到孔结构可控的多孔结构，且原料稳定、杂质含量低、结构强度高，但是价格高，很难在动力电池市场规模化应用。另外，硬碳短程无序的结构导致锂离子的扩散速率比较本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种硬碳包覆软碳的复合多孔碳基负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（S1）中，所述软碳材料前驱体为针状焦、石油焦、碳纤维、中间相沥青微球中的至少一种；和/或

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（S2）中，所述软碳内核颗粒与氧化性无机强酸的用量比为100g：（500~1000）mL；所述氧化性无机强酸为3~5mol/L硝酸和/或硫酸；所述浸泡的条件为：温度40~60℃，时间2~6h；所述漂洗为用水冲洗至中性；所述烘干为烘干至水分＜5wt%。

4.根据权利要求1所述的制备方法...

【技术特征摘要】

1.一种硬碳包覆软碳的复合多孔碳基负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（s1）中，所述软碳材料前驱体为针状焦、石油焦、碳纤维、中间相沥青微球中的至少一种；和/或

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（s2）中，所述软碳内核颗粒与氧化性无机强酸的用量比为100g：（500~1000）ml；所述氧化性无机强酸为3~5mol/l硝酸和/或硫酸；所述浸泡的条件为：温度40~60℃，时间2~6h；所述漂洗为用水冲洗至中性；所述烘干为烘干至水分＜5wt%。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（s2）中，所述氧化软碳、多巴胺聚乙二醇基硅烷与芳烃溶剂的用量比为100g：（60~90）ml：（500~1000）ml；所述芳烃溶剂为甲苯、二甲苯中的至少一种；所述接枝反应的条件为：加热至100~120℃回流反应20~30h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（s2）中，所述多巴胺的用量为改性软碳的8~15wt%；所述多巴胺与tris-hcl缓冲溶液的用量比为（5~10）g：1000ml，所述tris-hcl缓冲溶液的浓度为10~25mm，ph为8.0~9.0；所述原位共聚反应的条件为：20~30℃下搅拌反应4~8h；所述干燥的条件为：...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵玉明，侯涛，李阁，许迪新，张剑仲，
申请(专利权)人：北京壹金新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：