[发明专利]预嵌锂硬炭材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种提高首次库伦效率的锂离子电池用预嵌锂硬炭材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将硬炭活性材料、粘结剂、导电剂混合，加入溶剂搅拌均匀后得浆料，将浆料涂覆于铜箔上，干燥后制得初始硬炭材料；

S2、在惰性气体保护氛围下，添加电解液于初始硬炭材料上直至电解液浸湿初始硬炭材料的表面，随后将金属锂片直接完全覆盖于初始硬炭材料上进行预嵌锂反应，经过一定的反应时间t，移除金属锂片，得预嵌锂硬炭材料，15min≤t≤120 min；

所述步骤S2中电解液中锂盐的摩尔浓度比为0.5 mol/L～1.5 mol/L，所述步骤S1中硬炭活性材料、粘结剂、导电剂的质量比为8～9∶0.5～1∶0.5～1。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中硬炭活性材料为硬炭/石墨烯复合材料，所述粘结剂为聚偏氟乙烯或羧甲基纤维素，所述导电剂为Super P、乙炔黑、导电碳黑或碳纳米管的一种或多种，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮或水。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中电解液中溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲丙酯、碳酸二丙酯的一种或多种，电解液中锂盐为LiPF₆、LiBOB、LiSO₃CF₃、LiBF₄、LiAsF₆、Li(CF₃SO₂)₂N、LiC(CF₃SO₂)₃中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述硬炭/石墨烯复合材料由以下步骤制备而成：

S1-1、将Hummers方法制得的氧化石墨烯和硬炭按照质量比为0.1～0.3∶1加入到100mL~150 mL含乙醇的水溶液中混合得悬浮液Ⅰ；

S1-2、向悬浮液Ⅰ中加入聚乙烯吡咯烷酮在室温下搅拌得悬浮液Ⅱ；

S1-3、将悬浮液Ⅱ过滤干燥后所得混合物置于惰性气体保护氛围下，以10 ℃/min的速率升温至800 ℃～1100 ℃并保温1 h，得硬炭/石墨烯复合材料。

5.一种根据权利要求1 至4 任一项所述的制备方法制得的预嵌锂硬炭材料，其特征在于所述预嵌锂硬炭材料中锂的质量百分比为0～10 %，不包括0。

6.一种根据权利要求1 至4 任一项所述的制备方法制得的预嵌锂硬炭材料在锂离子电池中的应用，其特征在于，将预嵌锂硬炭材料与正极材料、隔膜和电解液组装成锂离子全电池。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述正极材料为镍钴锰三元电池材料、镍钴铝三元电池材料、钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂的一种。