[发明专利]一种锂离子电池用层次孔结构炭负极材料及制备方法

权利要求书

1.一种锂离子电池用层次孔结构炭负极材料，包括基体、表面涂层，所述基体为金属铜箔，所述表面涂层由表面富含官能团的炭材料构成，所述炭材料内部设置有由大孔、中孔与小孔构成的层次孔。

2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用层次孔结构炭负极材料，其特征在于：所述炭材料表面的官能团为含氧官能团或含氮官能团中的至少一种；所述炭材料内部设置的大孔孔径为50-120nm，中孔孔径为3-50nm、小孔孔径为2nm。

3.制备如权利要求1或2所述一种锂离子电池用层次孔结构炭负极材料的方法，包括下述步骤：

第一步：层次孔结构炭材料的制备

选择至少2种模板剂在有机溶剂中搅拌混合，搅拌强度为500-3000rpm，搅拌时间15min-240min，得到复合模板剂溶液；向所述复合模板剂溶液中边搅拌边添加聚合物炭源，搅拌强度为500-3000rpm，搅拌时间15min-240min后，于50-100℃低温蒸干，再于150-200℃固化得到前驱体；将所得前驱体在保护气氛下，以1-10℃/min的升温制度加热至200-400℃，保温2-5h后以1-5℃/min的升温制度加热至600-800℃，保温2-10h，随炉冷却后置于水或酸溶液中，脱除模板剂，得到锂离子电池用高能量密度的层次孔结构炭材料；

第二步：表面涂层的制备

将第一步所得层次孔结构炭材料与导电剂、粘结剂按重量比为8∶1∶1混合，研磨调成浆状，均匀涂在基体铜箔上，涂层厚度为100-300um，于100-120℃真空干燥12-24h，即得到一种锂离子电池用高能量密度的层次孔结构炭负极材料。

4.根据权利要求3所述的一种锂离子电池用层次孔结构炭负极材料的制备方法，其特征在于：所述聚合物炭源选自树脂、蔗糖、沥青或煤焦油中的一种。

5.根据权利要求4所述的一种锂离子电池用层次孔结构炭负极材料的制备方法，其特征在于：所述模板剂的粒径分布为：微粒径1-2nm、中粒径5-50nm、大粒径60-100nm；所述模板剂选自具有化学扩孔作用的NaOH、SiO2、NaNO3、含Ni化合物、含Co化合物、含Mn化合物中的至少2种；所述复合模板剂中的粒径分布为微粒径占1-10％、中粒径占10-90％、大粒径占1-10％。

6.根据权利要求5所述的一种锂离子电池用层次孔结构炭负极材料的制备方法，其特征在于：所述复合模板剂中各组分模板剂的最少质量百分含量为5％，各组分模板剂的质量百分之和为100％；所述复合模板剂与聚合物炭源的质量比为10∶1-1∶10，聚合物炭源与有机溶剂的体积比为1∶(1-150)；

7.根据权利要求6所述的一种锂离子电池用层次孔结构炭负极材料的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂选自甲醇、乙醇、丙酮、正己烷中的一种。

8.根据权利要求7所述的一种锂离子电池用层次孔结构炭负极材料的制备方法，其特征在于：所述保护气氛为氨气、氮气、氢气、氩气中的至少一种。

9.根据权利要求8所述的一种锂离子电池用层次孔结构炭负极材料的制备方法，其特征在于：所述酸溶液选自盐酸、硝酸、硫酸、氢氟酸或有机酸中的一种。

10.根据权利要求9所述的一种锂离子电池用层次孔结构炭负极材料的制备方法，其特征在于：所述导电剂为乙炔黑、所述粘结剂为聚偏氟乙烯。