[发明专利]一种高容量锂离子电池球形硬炭负极材料的制备方法

权利要求书

1.一种高容量锂离子电池球形硬炭负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)、混料：将有机碳源与交联剂、酸性介质混合均匀，制得混合料；所述有机碳源为焦油、粒径为100μm以下的沥青粉体或粒径为100μm以下的热塑性树脂粉体中的至少一种；所述的交联剂为三聚甲醛、对苯二甲醛、苯甲醛、苯甲醇、对苯二甲醇、糠醛、甲醛、六亚甲基四胺、己二胺、间苯二胺、间苯二甲胺、乙二胺、聚酰胺、邻苯二甲酸酐、二乙烯三胺或多乙烯多胺中的至少一种；所述的酸性介质为甲磺酸、对甲苯磺酸、萘磺酸或浓硫酸中的至少一种；所述的有机碳源：交联剂：酸性介质的质量比为100∶1～100∶1～20；

(2)、预交联聚合反应：将混合料在惰性气体保护以及搅拌状态下，以80～250℃进行预交联聚合反应1～10小时，然后降温至室温后得到预交联聚合物；

(3)、粉碎分级：将聚合物粉碎并分级，得到颗粒粒径在200μm以下的聚合物粉体；

(4)、聚合物粉体成球处理：将聚合物粉体分散于硅油中，并在搅拌状态下以200～300℃进行成球处理，然后降温至室温后过滤得到聚合物微球粗品，再采用有机溶剂洗涤去除聚合物微球粗品表面的硅油，然后干燥获得聚合物微球备用；所述的有机溶剂为乙醇、丁醇、辛醇、丙酮、甲基乙基酮、氯仿、四氯化碳、甲苯、二甲苯、二甲醚或石油醚中的至少一种；

(5)、氧化稳定处理：聚合物微球采用气相和/或液相氧化稳定处理；所述气相氧化稳定处理采用氧气体积分数大于0.1％的气氛，以200～300℃处理0.5～6小时；所述液相氧化稳定处理采用液相氧化剂，以0～100℃处理1～4小时，所述的液相氧化剂为浓硫酸、硝酸或双氧水中的至少一种；

(6)、预碳化处理：稳定处理后的聚合物微球在惰性气体保护下，以500～700℃进行预碳化处理0.5～6小时，然后降至室温；

(7)、碳化处理：将预碳化处理后的聚合物微球放入气氛炉中，并在惰性气体保护下，以750～1300℃进行碳化处理1～6小时，降温至室温，筛分后即得球形硬炭负极材料。

2.如权利要求1所述的一种高容量锂离子电池球形硬炭负极材料的制备方法，其特征在，

所述的焦油为含多环芳烃的混合物；

所述的沥青为石油沥青或煤沥青；

所述热塑性树脂为石油树脂、环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、呋喃树脂、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯或聚酰胺中的至少一种。

3.如权利要求2所述的一种高容量锂离子电池球形硬炭负极材料的制备方法，其特征在，所述的含多环芳烃的混合物为煤焦油和/或石油渣油。

4.如权利要求1所述的一种高容量锂离子电池球形硬炭负极材料的制备方法，其特征在，所述硅油为甲基硅油、二甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基含氢硅油、甲基苯基硅油、甲基氯苯基硅油、甲基乙氧基硅油、甲基三氟丙基硅油、甲基乙烯基硅油、甲基羟基硅油、乙基含氢硅油或羟基含氢硅油中的一种以上。

5.如权利要求1所述的一种高容量锂离子电池球形硬炭负极材料的制备方法，其特征在，所述的混料是在高速搅拌混料机中以1000～3000r/min的转速搅拌至少30min。

6.如权利要求1所述的一种高容量锂离子电池球形硬炭负极材料的制备方法，其特征在，所述的预交联聚合反应中搅拌的速度为5000r/min以内。

7.如权利要求1所述的一种高容量锂离子电池球形硬炭负极材料的制备方法，其特征在，所述的聚合物粉体成球处理中的干燥为在鼓风干燥箱或真空干燥箱中以30～150℃干燥1～6h。

8.如权利要求1所述的一种高容量锂离子电池球形硬炭负极材料的制备方法，其特征在，所制得的球形硬炭负极材料为球形或近似球形颗粒，表面光滑，粒径为0.05～100μm，真密度为0.7～2.2g/cm³，振实密度为0.4～1.5g/cm³，比表面积为2～1000m²/g，孔径分布为0.1～100nm，d₀₀₂值为0.344～0.46nm。

9.如权利要求1所述的一种高容量锂离子电池球形硬炭负极材料的制备方法，其特征在，所述的聚合物粉体成球处理中的过滤为加压过滤、减压过滤或离心过滤中的至少一种过滤方式。

10.如权利要求1所述的一种高容量锂离子电池球形硬炭负极材料的制备方法，其特征在，所述的粉碎分级中采用球磨、机械粉碎或气流粉碎中的至少一种粉碎方式。