[发明专利]无定形碳材料及制备方法与用途

说明书

本发明涉及碳材料领域，具体涉及一种无定形碳材料及制备方法与用途。所述无定形碳材料具有如下特征：(1)该无定形碳材料的真密度ρ和通过粉末XRD谱分析获得的层间距d₀₀₂符合如下关系式：100×ρ×d₀₀₂≥70；(2)层间距d₀₀₂、L_a和L_c符合如下关系式：L_c×d₀₀₂≤0.58；和100×(L_c/L_a²)×d₀₀₂³≤0.425；(3)基于该无定形碳材料的总质量，该无定形碳材料含有0.001‑2％的硅组分和0.001‑2％的铝组分。本发明制备的无定形碳材料具有良好的传热性能并能提供较高电池容量。

技术领域

本发明涉及碳材料领域，具体涉及一种无定形碳材料及制备方法与用途。

背景技术

在二次电池，特别是锂离子二次电池领域，石墨材料因其具有电子电导率高、层状结构在嵌锂前后体积变化小、嵌锂容量高和嵌锂电位低等特点，成为目前主要的商业化锂离子电池负极材料。二次电池可以多次循环使用，电量放完充满又可以用。

随着二次电池技术的发展，对于负极材料的要求不断提高，非晶碳材料逐渐引起关注。非晶碳材料具有层间距较大、与电解液相容性好、锂离子在其中的扩散速率较快、传热能力好等优点，因此在电动车、调频调峰电网和大规模储能领域具有广阔的应用前景。

CN105720233A公开了一种锂离子电池负极用碳材料，以及制备锂离子电池负极用碳材料的方法，该方法包括：将煤液化残渣进行聚合；将聚合产物进行稳定化，将稳定化产物进行碳化。

CN104681786A公开了一种由煤基材料石墨化内层、中间层及分布于表面的外层组成的煤基负极材料，以及制备该煤基负极材料的方法。所述制备方法包括：将煤基材料经过粉碎处理；再加入粘结剂，或粘结剂和改性剂混合；然后进行压型、高温石墨化。该材料的平均粒径D₅₀为2-40μm，d₀₀₂为0.335-0.337nm，比表面积为1-30m²/g，固定碳含量≥99.9％，真密度为≥2g/cm³。CN105185997A公开了一种钠离子二次电池负极材料及其制备方法和用途。所述材料为非晶碳材料，以煤炭和硬碳前驱体为原料，加入溶剂后机械混合，干燥，然后在惰性气氛下经交联、固化、裂解制备而成。所述材料的平均粒径为1-50μm，d₀₀₂为0.35-0.42nm，L_c为1-4nm，L_a为3-5nm。

以上专利文献公开了多种碳材料及其制备方法，这些制备方法操作步骤繁多，所制备的碳材料主要是用于提高电池容量，没有考虑如何提高传热能力，而传热能力会影响电池的安全性和使用寿命。

发明内容

针对有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种新的无定形碳材料及其制备方法与用途。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供一种无定形碳材料，所述材料具有如下特征：

(1)该无定形碳材料的真密度ρ和通过粉末XRD谱分析获得的层间距d₀₀₂符合如下关系式：100×ρ×d₀₀₂≥70式(I)；

(2)该无定形碳材料通过粉末XRD谱分析获得的层间距d₀₀₂、L_a和Lc符合如下关系式：L_c×d₀₀₂≤0.58式(II)，和

100×(L_c/L_a²)×d₀₀₂³≤0.425式(III)；