[发明专利]碳纤维材料、其制备方法和锂离子电池

权利要求书

1.一种碳纤维材料，其特征在于，所述碳纤维材料包括石墨化碳纤维，所述石墨化碳纤维相互搭接形成多孔网络结构，所述石墨化碳纤维表面具有微孔。

2.根据权利要求1所述的碳纤维材料，其特性在于，所述微孔通过采用低共熔溶剂的烟气对纤维类生物质碳进行刻蚀得到，所述低共熔溶剂包括卤代胆碱和卤代铁盐。

3.根据权利要求1或2所述的碳纤维材料，其特性在于，所述碳纤维材料的XRD图谱中，(002)晶面的主峰强度和杂峰总强度之比为2-5:1。

4.一种如权利要求1-3任一项所述的碳纤维材料的制备方法，其特性在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将卤代胆碱和卤代铁盐加热混合，形成低共熔溶剂；

(2)将纤维类生物质碳与所述低共熔溶剂混合，得到前驱体；

(3)将所述的前驱体进行高温石墨化处理，得到所述的碳纤维材料；

所述高温石墨化处理的温度为1400-1800℃。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述卤代胆碱包括氯化胆碱、溴化胆碱或其衍生物中的至少一种；

优选地，步骤(1)所述卤代铁盐包括氯化铁、氯化亚铁、溴化亚铁或其衍生物中的任意一种或多种；

优选地，步骤(1)中，所述卤代胆碱和卤代铁盐的摩尔比为(1-3):(2-8)；

优选地，步骤(1)所述加热混合的温度为40-80℃，时间为2-8h；

优选地，步骤(1)所述加热混合的过程中伴有搅拌。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述纤维类生物质碳为非粮生物质，优选为竹纤维、木质纤维素或其衍生物中的至少一种；

优选地，步骤(2)中，所述纤维类生物质碳与所述低共熔溶剂的质量比为(1-3):(2-8)；

优选地，步骤(2)所述混合的温度为40-80℃，时间为2-8h；

优选地，步骤(2)所述混合的过程中伴有搅拌；

优选地，步骤(2)所述混合后还依次进行超声振荡和静置的步骤；

优选地，所述超声振荡在室温下进行；

优选地，所述超声振荡的时间为20-60min；

优选地，所述静置的时间为1-2h。

7.根据权利要求4-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述高温石墨化处理前，预先对所述前驱体进行预氧化处理；

优选地，所述预氧化处理的温度为200-300℃，保温时间为1-2h；

优选地，所述预氧化处理的升温速率为2-5℃/min；

优选地，所述预氧化处理的气氛为含氧气氛，优选为空气气氛；

优选地，步骤(3)所述高温石墨化处理的保温时间为6-16h；

优选地，步骤(3)所述高温石墨化处理的升温的速率为2-5℃/min；

优选地，步骤(3)所述高温石墨化处理的气氛为惰性气氛，所述惰性气氛中的气体包括氮气、氦气和氩气中的至少一种；

优选地，步骤(3)所述高温石墨化处理后依次进行酸洗、清洗、分离、球磨和过筛的步骤；

优选地，步骤(3)中所述酸洗采用的溶剂为酸洗溶剂，所述的酸洗溶剂选自盐酸、硫酸和乙酸中的一种或几种；

优选地，所述清洗采用的溶剂为无水乙醇；

优选地，所述球磨的转速为500-1000r/min，时间为4-6h；

优选地，所述过筛的目数为180-400目，过筛后取筛下物。

8.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池中包括权利要求1-7任一项所述的碳纤维材料。