[发明专利]一种介孔碳的强流脉冲电子束制备方法及应用

说明书

本发明属于材料制备领域，具体涉及一种介孔碳的强流脉冲电子束制备方法及应用。本发明成功地将在电子束处理过程中出现的被视为是缺陷的孔洞及小坑加以利用，使得石墨样品经过强流脉冲电子束处理之后成为具有多孔结构的介孔碳，最终得到能够有效吸收碳在放电过程中的体积膨胀的碳负极材料。将所得到的介孔碳材料与石墨烯进行复合，应用于锂电子负极材料，最终获得了电化学性能及循环性能优良，容量大，安全性高的新型锂离子电池，为锂离子电池的发展做出了贡献。本发明的整个制备工艺流程简单、所制得的介孔碳疏松多孔且具有较好的比表面积，将其应用于锂离子电池负极材料之后，电池容量得到提升，电化学性能及循环性能优良。

技术领域

本发明属于材料制备领域，具体涉及一种介孔碳的强流脉冲电子束制备方法及应用。

背景技术

随着社会的飞速发展，人们越来越需要寻找新型能源来替代日益枯竭的化石能源。其中锂离子电池以较高的比容量、较高的工作电压等自身优良特点受到了科研工作者的青睐。而锂离子电池的性能很大程度上依赖于正负极材料，因此对于锂离子电池正负极材料的研究就成为了重中之重。

现如今锂电池的正负极材料多采用碳类材料以及硅类材料。硅类材料的理论容量较大，但是在锂电池的充放电过程会出现体积膨胀等缺陷，碳类材料自身具有电催化性能，因此能够加速电子的转移速率，使得峰电位得到提高，但是在大电流下充放电过程中碳类材料结构容易坍塌。

介孔类碳材料则能够有效地缓解碳类材料的结构坍塌问题，这得益于介孔类碳材料自身的多孔结构，能够对结构的变化起一定的缓解作用。因此，研究出一种能够有效应用在锂离子电池当中的性能优良的介孔类碳材料是提升电池性能的关键。

目前来说，制备介孔类碳材料的方法主要有催化剂活化法、有机凝胶碳化法、模板法等方法。然而却存在着电导率较低、孔径尺寸分布广泛、分子传输速率受到孔隙速率限制等缺点。

强流脉冲电子束(HCPEB)是金属材料载能束表面改性技术中一种新兴的电子束辐照处理技术，它可实现常规处理方法所无法获得的非平衡组织结构及性能，因而有着广泛的工业应用前景。目前对强流脉冲电子束射引起的材料微观结构和性能变化等方面的研究工作开展的还相对较少，在金属或非金属改性方面的研究很多工作还都是探索性的，更多的应该说是处在对这种技术自身特点和应用潜力进行大范围的探索，而在实际的应用方面的研究则相对缓慢。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提出一种介孔碳的强流脉冲电子束制备方法，其目的是改善制备介孔碳的方法，获得具有多孔结构的介孔碳材料，并将其应用于锂离子电池的碳负极材料。

本发明的技术方案：

一种介孔碳的强流脉冲电子束制备方法，具体步骤如下：

(1)碳源的选取

以石墨为碳源，将石墨制作成为同样大小的方块，用无水乙醇清洗石墨样品表面，吹干后密封在真空袋中。

(2)电子束处理石墨样品制备介孔碳

将步骤(1)制备的石墨样品置于强流脉冲电子束工作台上，启动强流脉冲电子束设备，对设备进行抽真空后，设定加速电压15-30KV，能量密度2-3J/cm，脉冲次数5-20次，获得经强流脉冲处理的介孔碳材料。

(3)介孔碳材料处理

将步骤(2)得到的介孔碳材料进行线切割，使厚度达到3-5mm，再进行打磨，使打磨后的介孔碳材料厚度约为1-1.5mm，使用稀盐酸浸泡30分钟后再过滤，得到介孔碳片。

所述稀盐酸的质量浓度为5％-8％。

所述的介孔碳的应用于制造扣式锂电池，具体按照以下步骤进行：

(1)将介孔碳片制成直径为1-3cm的圆形片；