[发明专利]一种用于锂离子电池的软碳负极材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种用于锂离子电池的软碳负极材料及其制备方法，通过在软碳前驱体原料中添加钼酸铵和硝酸钴，在900‑1300℃之间进行碳化，然后自然冷却至室温，制备出高首效的软碳负极材料。通过本发明方法，消除了软碳负极中单质或离子态硫、单质氮或离子态氮，解决了常规方法制备的软碳负极材料所存在的的首效低的问题，大幅提升了比容量。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池材料的制备方法，特别涉及一种用于锂离子电池的软碳负极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池以高容量、高电压、高循环稳定性、高能量密度以及对环境无污染等优异性能倍受青睐。但锂离子电池快充，是目前急需解决的重大关键共性技术。

在快速充电材料的研究过程中，大家发现，软碳的晶面间距比石墨要大，具有较好的高倍率充电和低温充电性能，有望实现锂离子电池的快速充电。但是软碳存在着一个显著的不足：首次充放电的不可逆容量高，也即首效低。

现有技术中，多是把软碳包覆在天然石墨负极、硅碳负极、硬碳负极等负极材料表面，部分改善原有材料的性能。例如，专利《一种负极活性材料及其制备方法》（201610137500.9）中公开的是在软碳基体及分散于所述软碳基体内的硅颗粒和软碳颗粒表面再包覆一层软碳；专利《一种锂离子电池用负极材料及其负极片》（201510040504.0）中公开的负极材料是由经软碳包覆的天然石墨和人造石墨按照一定质量比混合而成；专利《一种锂离子电池用复合负极材料、制备方法及其应用 》（201510569923.3）公开的是通过杂原子掺杂，提升了焦类软碳的容量，同时，将其与石墨材料以质量比为90～40:10～60复合，然后包覆有机物热解碳层，制备得到了碳/碳复合负极材料；专利《一种锂离子电池改性软碳负极材料及其制备方法》（201410855276.8）公开的是在软碳粉末颗粒内部掺杂石墨烯粉末颗粒；专利《一种表面包覆氟化铝的锂离子电池软碳负极材料及其制备方法 》（201410834558.X）中公开的是在软碳负极材料表面包覆有氟化铝层；专利《锂离子电池软碳复合负极材料及其制备方法》（201310444961.7）中公开的是软碳材料与石墨形成乱层与层状结构同时存在的复合材料。

这些方法都没有涉及到针对软碳材料本身存在的不足（关于首效低）而提出解决办法。

发明内容

本发明是为了克服现有技术的不足，大幅提升其比容量，在不改变软碳负极其他性能的前提下，降低软碳负极首次充放电的不可逆容量，提高首效。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种用于锂离子电池的软碳负极材料的制备方法，包括以下步骤：

S1. 在原料中加入添加物，均匀混合形成混合物；

所述原料为煤焦油、煤沥青、石油渣油、石油沥青、合成树脂、合成沥青中的一种或多种；

所述添加物为钼酸铵和硝酸钴，所述添加物为固体粉末或溶于水、醇等中的溶液。

S2. 将上述混合物加热，在900-1300℃之间进行碳化，然后自然冷却至室温，制备出高首效的软碳负极材料。

优选的，所述步骤S1中，添加物与原料的添加比例为，添加物：原料=1：（1～100）（wt%）

优选的，所述步骤S1中，采用搅拌的方法进行均匀混合，使钼酸铵和硝酸钴在沥青中分布均匀，所述搅拌的方法为机械搅拌、超声波搅拌、磁共振搅拌中的一种或多种。

优选的，在步骤S2中，碳化温度为900-1300℃，升温速度为5-20℃/min，保温时间为2-10h，保护气氛为氮气、氩气等。

进一步的，本发明要求保护一种用于锂离子电池的软碳负极材料，其特征在于，所述软碳负极材料是通过以上方法制备的软碳负极材料。

本发明的技术效果如下：