[发明专利]一种复合热解炭材料及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种复合热解炭材料及其制备方法和用途。该复合热解炭材料的制备方法包括下述步骤：步骤(1)：将石油沥青进行聚合反应，得到聚合体；步骤(2)：将聚合体依次进行固化处理和预炭化处理，得到碳前体；步骤(3)：将碳前体进行炭化处理，得到碳化颗粒；步骤(4)：将碳化颗粒与氧化亚硅混合，得到复合热解炭材料。本发明的制备方法工艺简便易行，原料来源广泛且成本低，制得的复合热解炭材料电化学性能好，大电流充放电性能和循环性能好，安全性和稳定性好。

技术领域

本发明涉及一种复合热解炭材料及其制备方法和用途。

背景技术

目前，科研人员正在积极地开发具有更好的大电流充放电性能和更高的安全性的锂离子电池，以用于电动汽车。锂离子电池具有体积小、质量轻、无污染、快速充放电、循环寿命长等方面的优异性能。但是，应用较多的负极材料包括人造石墨、天然石墨、中间相碳微球体，其本质上均为石墨类负极材料，理论上石墨的可逆储锂容量可达到372mAh/g，虽然目前石墨类负极材料在半电池中的实际脱锂容量已接近理论极限值，但仍无法满足高能量密度电池的需求。

CN1947286A中采用流化床氧化多孔性球状沥青，再对其进行炭化处理制得非晶碳。这种方法虽然容量维持率较高，实现了较好的大电流充放电循环性能，但是仍然存在首次放电容量低，压实密度低的问题。因此，研究人员一直致力于研究如何在改进充放电性能的同时，提高负极材料的压实密度、振实密度和首次放电容量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有热解炭材料压实密度低、首次放电容量低、容量保持率低和循环性能不佳的缺陷，提供一种复合热解炭材料及其制备方法和用途。本发明的制备方法工艺简便易行，原料来源广泛且成本低，制得的复合热解炭材料电化学性能好，大电流充放电性能和循环性能好，安全性和稳定性好，对电解液及其它添加剂适应性较好，并且使用该复合热解炭材料所制得的锂离子电池产品性质稳定，批次之间几乎没有差别。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供的技术方案之一为：一种复合热解炭材料的制备方法，其包括下述步骤：

步骤(1)：将石油沥青进行聚合反应，得到聚合体；

步骤(2)：将所述聚合体依次进行固化处理和预炭化处理，得到碳前体；

步骤(3)：将所述碳前体进行炭化处理，得到碳化颗粒；

步骤(4)：将所述碳化颗粒与氧化亚硅混合，得到复合热解炭材料；

其中，所述聚合反应的温度为700～850℃；

所述预炭化处理的温度为100～300℃；

所述碳化颗粒与所述氧化亚硅的质量比为(45～70):1。

本发明步骤(1)中，所述的石油沥青可为本领域常规的石油沥青。所述石油沥青的软化点可为本领域常规的石油沥青软化点，优选为95～105℃。

其中，所述聚合反应的温度优选为750～800℃。

所述聚合反应的时间可为本领域常规的聚合反应时间，优选为10～15h，更优选为12h。

本发明步骤(2)中，所述固化处理的温度可为本领域常规的固化处理温度，优选为90～120℃；更优选为100～110℃。

所述固化处理的时间可为本领域常规的固化处理时间，优选为10～30min；更优选为15～25min。

所述固化处理的气氛可为本领域常规的固化处理气氛，优选为惰性气氛。

其中，所述固化处理后优选包括粉碎、分级的步骤。