[发明专利]一种高低温环境下具有高稳定性的硼掺杂改性的软碳包覆负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高低温环境下具有高稳定性的硼掺杂改性的软碳包覆负极材料，其特征在于：具有核壳结构，核材料为负极基材，壳材料为包覆于负极基材表面的由软碳碳源为前驱体形成的无定形碳；负极基材表面和无定形碳上还掺杂有由硼化合物为前驱体形成的硼元素；所述硼化合物为加热产物为氧化硼的硼氧化合物；所述负极基材选自人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、硬碳中的至少一种；

负极材料制备过程中，所述硼化合物、软碳碳源和负极基材的质量比为0.1~15:1~20:100；

所述负极材料的制备方法包括以下步骤：

1）取负极基材的粉末，向粉末中加入软碳碳源和硼化合物，然后加入到高速混料机中，搅拌均匀，得到混合粉末；

2）将混合粉末转入低温热复合反应设备中，在保护气氛下，加热至400-700℃，保温，自然冷却后取出；

3）将冷却后的混合粉末转入炭化设备中，在保护气氛下，加热至800-1350℃，保温，自然冷却后取出，得到负极材料；对负极材料进行改性处理：将氟气依次通过含有氯化钙和冰的冷却介质以及95-105℃的氟化钠过滤层后，通入反应炉中，将负极材料添加至反应炉中，在400-450℃下反应4-6h，得到初改性负极材料；将初改性负极材料按固液比10-15g/100mL加入到浓硫酸中，搅拌条件下加入质量为初改性负极材料2-3倍的高锰酸钾进行反应，反应温度为1-4℃，静置2-3天，然后加入浓硫酸体积3-4倍的去离子水，在25-30℃下搅拌反应0.5-1.5h，升温至90-95℃，反应0.5-1.5h，加入浓硫酸体积0.2-0.3倍的30wt%双氧水，静置6-10h，过滤，洗净，烘干；按固液比0.1-0.2g/100mL将产物添加到N，N-二甲基甲酰胺中超声分散，得到悬浮液，加入产物质量10-20倍的三乙烯四胺并超声分散，在105-115℃下反应1-2天，添加无水乙醇，静置，取沉淀，洗净，烘干，得到二次改性的负极材料；

4）将负极材料过筛，制得成品。

2.如权利要求1所述的一种高低温环境下具有高稳定性的硼掺杂改性的软碳包覆负极材料，其特征在于，所述软碳碳源选自高软化点沥青、中软化点沥青、低软化点沥青中的至少一种；软碳碳源的中值粒径为0.05~20微米。

3.如权利要求1所述的一种高低温环境下具有高稳定性的硼掺杂改性的软碳包覆负极材料，其特征在于，所述硼化合物选自硼酸，氧化硼，四苯硼酸，四苯硼酸钠中的至少一种；硼化合物的中值粒径为0.05~30微米。

4.如权利要求1所述的一种高低温环境下具有高稳定性的硼掺杂改性的软碳包覆负极材料，其特征在于，所述硼化合物、软碳碳源和负极基材的质量比为0.5~5:3~10:100。

5.如权利要求1所述的硼掺杂改性的软碳包覆负极材料，其特征在于，步骤1）中，搅拌时间为1-12h。

6.如权利要求1所述的硼掺杂改性的软碳包覆负极材料，其特征在于，步骤2）中，保温时间为1-24h；步骤3）中，保温时间为1-48h。

7.如权利要求1所述的硼掺杂改性的软碳包覆负极材料，其特征在于，步骤4）中，所得负极材料的中值粒径为5-30微米。

8.如权利要求1所述的硼掺杂改性的软碳包覆负极材料，其特征在于，所述保护气氛为氩气、氮气、氦气及氩氢混合气中的一种或几种的组合；所述低温热复合反应设备为滚筒炉，立式釜，立式小釜等低温热复合设备中的一种；所述炭化设备为管式炭化炉、箱式炭化炉、辊道窑、推板窑中的一种。