[发明专利]生物质硬碳、锂离子电池及其制备方法、应用

权利要求书

1.一种生物质硬碳的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤:

(1)生物质粉末，经混合溶液浸渍后，再经过滤、洗涤至中性和干燥后，得物料A；

(2)所述物料A，经预碳化及粉碎，得D50为5～8μm的含碳生物质粉末；

(3)所述含碳生物质粉末、含锂化合物、含N化合物和含P化合物的混合物，经碳化，即得；

步骤(1)中，所述混合溶液中含有去除硅的物质和去除金属的物质的水溶液，所述去除硅的物质为HF，所述去除金属的物质为HCl、H₂SO₄、H₃PO₄和HNO₃中的一种或多种；所述混合溶液中所述去除硅的物质的浓度为1-10mol/L，所述混合溶液中所述去除金属的物质的浓度为1-10mol/L，所述浸渍的时间为5-72h；

步骤(3)中，所述含N化合物为尿素和/或六次甲基四胺；所述含P化合物磷酸二氢铵、磷酸铵和磷酸氢二铵中的一种或多种；所述含碳生物质粉末、所述含锂化合物、所述含N化合物和所述含P化合物的质量比为120:(6-48):(6-48):(6-48)。

2.如权利要求1所述的生物质硬碳的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述生物质粉末为花生壳粉末、核桃壳粉末、椰壳粉末和开心果壳粉末中的一种或多种。

3.如权利要求2所述的生物质硬碳的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述生物质粉末为花生壳粉末。

4.如权利要求1所述的生物质硬碳的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述去除金属的物质为HCl。

5.如权利要求1所述的生物质硬碳的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述混合溶液中所述去除硅的物质的浓度与所述去除金属的物质的浓度的比值为0.5:1-2:1；

和/或，步骤(1)中，所述浸渍的时间为20-28h。

6.如权利要求5所述的生物质硬碳的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述混合溶液中所述去除硅的物质的浓度与所述去除金属的物质的浓度的比值为1:1；

和/或，步骤(1)中，所述浸渍的时间为24h。

7.如权利要求1所述的生物质硬碳的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述含锂化合物为锂盐；

和/或，步骤(3)中，所述含N化合物为尿素或六次甲基四胺；

和/或，步骤(3)中，所述含P化合物为磷酸二氢铵或磷酸铵；

和/或，步骤(3)中，所述含碳生物质粉末、所述含锂化合物、所述含N化合物和所述含P化合物的质量比为120:(23-25):(23-25):(23-25)。

8.如权利要求7所述的生物质硬碳的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述含锂化合物为LiNO₃；

和/或，步骤(3)中，所述含碳生物质粉末、所述含锂化合物、所述含N化合物和所述含P化合物的质量比为120:24:24:24。

9.如权利要求1所述的生物质硬碳的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述干燥的温度为80-100℃；

和/或，步骤(1)中，所述干燥为真空干燥；

和/或，步骤(1)中，所述干燥的时间为8-10h；

和/或，步骤(2)中，所述预碳化的温度为400-700℃；

和/或，步骤(2)中，所述预碳化的时间为1-6h；

和/或，步骤(2)中，所述粉碎为球磨；

和/或，步骤(3)中，所述混合物为所述含碳生物质粉末、所述含锂化合物、所述含N化合物和所述含P化合物经球磨混合均匀获得；

和/或，步骤(3)中，所述碳化的气氛为氮气气氛；

和/或，步骤(3)中，所述碳化的温度为900-1200℃；

和/或，步骤(3)中，所述碳化的时间为2-6h。