[发明专利]一种多孔硬碳材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种多孔硬碳材料的制备方法，其特性在于，包括以下步骤：

(1)将碳源与模板剂混合制成固体前驱体；

所述碳源为高分子聚合物、石油化工产品、生物质材料中的至少一种；

优选地，所述高分子聚合物任意选自聚丙烯腈、酚醛树脂、环氧树脂、聚对苯二甲酸乙二酯、聚糠醇中的至少一种；

所述石油化工产品任意选自天然沥青、煤基沥青、石油基沥青、氧化沥青中的至少一种；

所述生物质材料任意选自葡萄糖、淀粉、蔗糖、纤维素、木质素、氨基酸、植物残渣中的任意一种或几种；

所述模板剂为高熔点不溶型碳酸盐；优选地，所述模板剂任意选自碳酸钙、碳酸锰、碳酸镁、碳酸锌中的至少一种；

(2)将步骤(1)获得的所述固体前驱体在惰性气体气氛中热处理，进行初步造孔；

(3)将步骤(2)处理后的材料破碎成粉末，酸洗以进行二次造孔，得到多孔硬碳材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述碳源与所述模板剂的质量配比为100：(1～30)。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述热处理的温度为1000～1800℃；

优选地，所述热处理采用的升温速率为0.5～10℃/min；和/或，所述热处理的时间为1～10h。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中酸洗采用酸选自盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、草酸中的至少一种。

5.根据权利要求1～4任一所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中制备所述固体前驱体时，还加入碳源溶解用溶剂。

6.一种多孔硬碳材料，其特征在于，所述多孔硬碳材料为蜂巢状多孔硬碳材料，其内部具有三级多孔结构，包括纳米大孔、介孔和微孔结构；

其中，所述多孔硬碳材料的粒径为1～200μm，所述纳米大孔结构直径为50～500nm，所述介孔结构直径为2～50nm，所述微孔结构直径≤2nm；

优选地，所述多孔硬碳材料由权利要求1～5任一项所述的制备方法制得。

7.权利要求1～5任一项所述的制备方法制得的多孔硬碳材料或者权利要求6所述的多孔硬碳材料在制备二次电池中的应用，优选地，作为二次电池负极材料的应用。

8.一种由权利要求1～5任一项所述的制备方法制得的多孔硬碳材料或者权利要求6所述的多孔硬碳材料制备的二次电池负极片。

9.一种二次电池负极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)利用权利要求1～5任一项所述的制备方法制得的多孔硬碳材料或者权利要求6所述的多孔硬碳材料；和

(2)将步骤(1)制备得到的多孔硬碳材料，与导电剂和粘结剂在溶剂存在下按比例混合，以制备二次电池的负极片。

10.一种二次电池，其特征在于，包括权利要求8所述的负极片或者权利要求9所述制备方法获得的负极片；优选地，所述二次电池为锂离子电池或钠离子电池。