[发明专利]一种硬碳复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种硬碳复合材料，其特征在于，所述硬碳复合材料具有核壳结构，所述硬碳复合材料的内核包括掺杂有氮元素的硬碳，所述硬碳复合材料的外壳包括含磷的化合物；

所述内核的质量为所述外壳的质量的1％～10％；

所述内核由包括质量比为100:(1～10):(0.5～2):(100～500)的树脂类原料、氮源、添加剂和溶剂A制备得到；所述添加剂包括碳酸氢钠、碳酸氢胺、碳酸钠和碳酸铵中的至少一种；

所述外壳由包括质量比为100:(5～20):(1000～5000)的碱性磷盐化合物、粘结剂和溶剂B制备得到。

2.根据权利要求1所述的硬碳复合材料，其特征在于，所述内核和所述外壳通过化学键相连接。

3.根据权利要求1所述的硬碳复合材料，其特征在于，所述硬碳复合材料的粒径为5～20μm。

4.根据权利要求1所述的硬碳复合材料，其特征在于，所述氮源包括氨水、苯胺和吡咯中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的硬碳复合材料，其特征在于，所述树脂类材料包括酚醛树脂、环氧树脂和糠醛树脂中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的硬碳复合材料，其特征在于，所述溶剂A包括乙醇和水。

7.根据权利要求1所述的硬碳复合材料，其特征在于，所述碱性磷盐化合物包括三聚氰胺氰尿酸盐、季戊四醇三聚氰胺磷酸酯、多聚磷酸铵和三聚氰胺焦磷酸盐中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的硬碳复合材料，其特征在于，所述溶剂B包括乙醇、环己烷、四氯化碳、苯、甲苯、N-甲基吡咯烷酮和丙酮中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的硬碳复合材料，其特征在于，所述粘结剂包括聚偏二氟乙烯、丁苯橡胶、LA132粘结剂、LA133粘结剂和LA136D粘结剂中的至少一种。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的硬碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将碱性磷盐化合物、粘结剂、溶剂B与内核前驱体材料的混合物进行碳化处理；

所述内核前驱体材料的制备方法包括：将树脂类原料、氮源、添加剂和溶剂A的混合物进行研磨和干燥，干燥后的所得物在含有氧气的气氛中进行加热处理。

11.根据权利要求10所述的硬碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述加热处理的温度为100～300℃，所述加热处理的时间为1～24h。

12.根据权利要求10所述的硬碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述研磨为球磨，所述球磨的时间为1～24h。

13.根据权利要求10所述的硬碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳化处理的温度为900～1400℃，所述碳化处理的时间为1～24h。

14.根据权利要求10所述的硬碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳化处理之前，还包括对所述碱性磷盐化合物、粘结剂、溶剂B与内核前驱体材料的混合物进行干燥处理。

15.根据权利要求14所述的硬碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述干燥处理为喷雾干燥。

16.根据权利要求10～15中任一项所述的硬碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述碱性磷盐化合物、粘结剂、溶剂B与内核前驱体材料的混合物的制备方法具体包括以下步骤：

将所述碱性磷盐化合物、粘结剂和溶剂B进行分散处理，得到混合浆料，再将所述混合浆料与所述内核前驱体材料进行混匀。