[发明专利]一种超级电容电池用碳类复合负极材料的制备方法

权利要求书

1.一种超级电容电池碳类复合负极材料的制备方法，包括下述步骤：

第一步：内核材料表面包覆三维层次孔结构多孔碳外壳

1）、内核材料选择：取表面纳米化的石墨作为内核；

2）、前驱体制备：将所述内核材料与粒径为1-100nm的模板剂、有机溶剂、碳源充分混合后，于50-100℃低温蒸干，得到前驱体；

3）、前驱体炭化：将所制备的前驱体在保护气氛下，先按1-10℃/min的升温制度，加热至200-400℃，恒温2-5h，然后按1-5℃/min的升温制度加热至600-800℃，恒温2-10h；然后随炉冷却；得到内核材料上包覆有微孔的三维层次孔外壳的核壳材料；

4）、去除模板剂：根据所使用模板剂，在常温下采用溶解或腐蚀的方法去除炭化前驱体上的模板剂；

5）、前驱体部分石墨化：将去除了模板剂的前驱体置于惰性气体保护气氛炉或真空炉中，加热至2000-2500℃，保温0.5-10h，使表面壳层的石墨化度介于10-80％之间；

第二步：壳层表面掺杂金属颗粒

将第一步所得产物通过化学镀或物理混合的方法掺杂占壳层质量1％-10％的Li、Mg、Ni、Ag、Zn、Cu、Al中的至少一种金属元素；

第三步：将第二步所得产物通过电化学接触预掺锂的方法在核壳材料中掺入占其质量0.25％-1.25％的锂离子，实现低电位化。

2.根据权利要求1制备的材料，其特征在于：其具备内核-壳层结构，所述内核为表面纳米化后的石墨类材料；所述壳层为具有三维层次孔结构的多孔碳。

3.根据权利要求1所述的一种超级电容电池碳类复合负极材料的制备方法：其特征在于：所述表面纳米化石墨是指石墨表面原位形成纳米纤维、纳米孔洞或碳纳米管的石墨。

4.根据权利要求1所述的一种超级电容电池碳类复合负极材料的制备方法：其特征在于：所述模板剂指的是具有化学扩孔作用的KOH、NaOH、SiO₂、 Ni(OH)₂中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种超级电容电池碳类复合负极材料的制备方法：其特征在于：所述模板剂粒径选择：微粒1-2nm、中粒5-50nm、大粒60-100nm粒径分布。

6.根据权利要求1所述的一种超级电容电池碳类复合负极材料的制备方法：其特征在于：所述有机溶剂指的是甲醇、乙醇、丙酮、正己烷中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种超级电容电池碳类复合负极材料的制备方法：其特征在于：所述碳源选自树脂，沥青和煤焦油中的一种。

8.根据权利要求1所述的一种超级电容电池碳类复合负极材料的制备方法：其特征在于：所述低温蒸干温度范围为60-80℃。

9.根据权利要求1所述的一种超级电容电池碳类复合负极材料的制备方法：其特征在于：所述碳源与内核材料的重量比为(1-10)∶1。

10.根据权利要求1所述的一种超级电容电池碳类复合负极材料的制备方法：其特征在于：所述碳源与内核材料的重量比为(2-3)∶1。

11.根据权利要求1所述的一种超级电容电池碳类复合负极材料的制备方法：其特征在于：所述保护气氛选自氨气、氮气、氢气、氩气中的至少一种。

12.根据权利要求1所述的一种超级电容电池碳类复合负极材料的制备方法：其特征在于：所述微孔孔径分布为：大孔孔径在50-120nm、中孔孔径在3-50nm、小孔孔径小于2nm。

13.根据权利要求1所述的一种超级电容电池碳类复合负极材料的制备方法：其特征在于：所述低电位化是：按重量比为8∶1∶1的比例把核-壳材料、乙炔黑与聚偏氟乙烯混合在一起，加适量NMP溶剂，研磨混合调成浆状，然后在对辊压片机上压成20um厚的薄片，在120℃真空干燥12h制成电极片；在所述电极片上部和下部各配置一片与所述电极片电连接的锂金属箔，得到三极单元；将上述三极单元渍在锂离子电池用电解液中，真空封装，封装放置3-10天后，取出，剥离锂金属箔，即得到低电位化处理的负极片。