[发明专利]一种具有高倍率性能的硼掺杂改性的硬碳包覆负极材料及其液相制备方法

权利要求书

1.一种具有高倍率性能的硼掺杂改性的硬碳包覆负极材料，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硬碳碳源为前驱体形成的硬碳层；负极基材表面和硬碳层上还掺杂有由硼化合物为前驱体形成的硼元素；所述负极基材选自人造石墨、天然石墨、软碳中的至少一种；所述硼化合物为加热产物为氧化硼的硼氧化合物；负极材料制备过程中，所述硼化合物、硬碳碳源和负极基材的质量比为0.1~15:1~30:100；

所述负极材料通过液相制备方法制得，包括以下步骤：

1）取负极基材的粉末，向粉末中加入硬碳碳源和硼化合物，得到混合粉末；

2）将混合粉末转入容器中，加入溶剂，搅拌分散均匀，得到浆料；

3）将浆料进行干燥造粒，得到颗粒物；

4）将颗粒物放入炭化设备中，在保护气氛下，加热至600-1350℃，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；

5）将负极材料过筛，制得成品。

2.如权利要求1所述的一种具有高倍率性能的硼掺杂改性的硬碳包覆负极材料，其特征在于，所述硼化合物、硬碳碳源和负极基材的质量比为0.5~5:5~15:100。

3.如权利要求1所述的一种具有高倍率性能的硼掺杂改性的硬碳包覆负极材料，其特征在于，所述硬碳碳源选自石油树脂、酚醛树脂、古马隆树脂、PVA、PVC中的至少一种；硬碳碳源的中值粒径为0.05~20微米。

4.如权利要求1所述的一种具有高倍率性能的硼掺杂改性的硬碳包覆负极材料，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。

5.如权利要求1所述的硼掺杂改性的硬碳包覆负极材料，其特征在于，步骤2）中，所述溶剂为水，乙醇，乙二醇中的至少一种。

6.如权利要求1所述的硼掺杂改性的硬碳包覆负极材料，其特征在于，步骤2）中，搅拌时间为0.5~12h；步骤4）中，所述保温时间为1-24 h；步骤5）中，所得负极材料的中值粒径为1-30微米。

7.如权利要求1所述的硼掺杂改性的硬碳包覆负极材料，其特征在于，步骤3）中，干燥造粒的方法为喷雾干燥、真空干燥或冷冻干燥。

8.如权利要求1所述的硼掺杂改性的硬碳包覆负极材料，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。