[发明专利]一种硬碳材料及其制备方法

权利要求书

1.一种硬碳材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将碳源依次进行低温碳化和颗粒整形，得到前驱体材料；

将所述前驱体材料依次进行扩孔、喷雾造粒和高温碳化，得到所述硬碳材料；

所述低温碳化的温度低于所述高温碳化的温度。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳源包括生物质材料、树脂类材料、碳素制品和糖类物质中的一种或几种。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述生物质材料包括稻壳、花生壳、开心果壳、杏壳、核桃壳、松果、大米、椰壳、竹子、玉米棒、油菜秸秆和甘蔗渣中的一种或几种；

所述树脂类材料包括含聚氯乙烯树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂和聚酰胺树脂中的一种或几种；

所述碳素制品包括石油焦、沥青焦和煤系焦中的一种或几种；

所述糖类物质包括果糖、甘露糖、蔗糖、葡萄糖、半乳糖、氨基糖、核糖、淀粉、纤维素、多聚糖、果胶、戊糖、甘露糖、壳多糖、麦芽糖、糖元和菊糖中的一种或几种。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述低温碳化在空气气氛或者保护气氛中进行，所述低温碳化的温度为150～500℃，保温时间为2～12h；

所述前驱体材料的中值粒径D₅₀为3～1000μm。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述扩孔包括以下步骤：

将所述前驱体材料、含氮有机物和含金属化合物混合后，进行烧结。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述前驱体材料、含氮有机物和含金属化合物的质量比为100：(1～20)：(10～100)；

所述含氮有机物包括十六胺、十六烷基三甲基溴化铵和六亚甲基四胺中的一种或几种；

所述含金属化合物包括氧化铝、硝酸镁、氯化镁、氯化锌和氯化钠中的一种或几种。

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述烧结在空气气氛或者保护气氛中进行，所述烧结的温度为200～600℃，保温时间为2～10h。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述喷雾造粒的进口温度为180～250℃，出口温度为100～150℃，所述喷雾造粒采用的喷雾造粒剂的雾化盘的转速≥6000rpm。

9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高温碳化在空气气氛或保护气氛中进行，所述高温碳化的温度为1000～1600℃，保温时间为2～10h。

10.权利要求1～9任一项所述制备方法制备得到的硬碳材料，其特征在于，所述硬碳材料中碳元素的质量百分含量≥95％，碳层间距为0.35～0.42nm，孔径≥30nm的孔体积占总孔体积的50％以上。