[发明专利]一种改性硬炭材料及其制备方法、电极和应用

权利要求书

1.一种改性硬炭材料的制备方法，其特征在于，其包括下述步骤：

（1）将沥青和催化剂混合，经氧化反应制得硬炭前驱体；所述催化剂与所述沥青的质量比为（0.01-0.2）:1；所述催化剂为金属硫化物、金属氯化物或硫酸盐；所述氧化反应的温度为360-600℃；所述氧化反应的时间为2-8h；

其中，所述金属硫化物为硫化锌、硫化钙和硫化镁中的一种或多种；所述金属氯化物为氯化汞、氯化铜和氯化铝中的一种或多种；所述硫酸盐为硫酸钙；

（2）将所述硬炭前驱体与纳米材料分散捏合后，进行固化反应或粘结反应，再进行热处理即可；所述纳米材料为石墨烯、碳纳米管、普鲁士蓝纳米粒子、聚苯乙烯纳米微球或聚甲基丙烯酸甘油酯纳米微球；

其中，所述固化反应中，采用的固化剂为甲阶酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、丙烯酸树脂、羧甲基纤维素钠、橡胶、氰基丙烯酸酯-聚乙二醇和氰基丙烯酸酯-乙酰化羟丙基纤维素中的一种或多种；所述粘结反应中，采用的粘结剂为乳液和/或乳胶；

所述热处理的过程中，保温温度为600-1400℃、保温时间为1-12h。

2.如权利要求1所述的改性硬炭材料的制备方法，其特征在于，所述沥青为煤焦油沥青、石油沥青、天然沥青和木沥青中的一种或多种；

和/或，步骤（1）中，所述沥青的软化点为120-300℃；

和/或，步骤（1）中，所述沥青的粒径为2-20μm；

和/或，步骤（2）中，所述硬炭前驱体的粒径为6-10μm；

和/或，步骤（2）中，所述纳米材料为碳纳米管、聚甲基丙烯酸甘油酯纳米微球或石墨烯。

3.如权利要求2所述的改性硬炭材料的制备方法，其特征在于，所述沥青为石油沥青；

和/或，步骤（1）中，所述沥青的软化点为180-280℃；

和/或，步骤（1）中，所述沥青的粒径为4-12μm；

和/或，步骤（1）中，所述金属硫化物为硫化镁；

和/或，步骤（1）中，所述金属氯化物为氯化铝；

和/或，步骤（2）中，所述硬炭前驱体的粒径为6μm或8μm；

和/或，步骤（2）中，所述固化反应中，采用的固化剂为丙烯酸树脂或羧甲基纤维素钠；

和/或，步骤（2）中，所述粘结反应中，采用的粘结剂为乳胶。

4.如权利要求3所述的改性硬炭材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述沥青的软化点为200℃、250℃或280℃；

和/或，步骤（1）中，所述沥青的粒径为8μm。

5.如权利要求1所述的改性硬炭材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述催化剂与所述沥青的质量比为（0.02-0.15）:1；

和/或，步骤（2）中，所述硬炭前驱体与所述纳米材料的质量比为1:（0.01-0.3）；

和/或，步骤（2）中，所述固化反应中，所述硬炭前驱体与固化剂的质量比为1:（0.01-0.2）；

和/或，步骤（2）中，所述粘结反应中，所述硬炭前驱体与粘结剂的质量比为1:（0.01-0.2）。

6.如权利要求5所述的改性硬炭材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，步骤（1）中，所述催化剂与所述沥青的质量比为0.0225:1、0.03:1、0.044:1或0.05:1；

和/或，步骤（2）中，所述硬炭前驱体与所述纳米材料的质量比为1:（0.01-0.2）；

和/或，步骤（2）中，所述固化反应中，所述硬炭前驱体与固化剂的质量比为1:（0.01-0.15）；

和/或，步骤（2）中，所述粘结反应中，所述硬炭前驱体与粘结剂的质量比为1:（0.01-0.15）。

7.如权利要求6所述的改性硬炭材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述硬炭前驱体与所述纳米材料的质量比为1:0.1、1:0.15或1:0.175；

和/或，步骤（2）中，所述固化反应中，所述硬炭前驱体与固化剂的质量比为1:0.05、1:0.0625或1:0.1；

和/或，步骤（2）中，所述粘结反应中，所述硬炭前驱体与粘结剂的质量比为1:0.1125。