【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及吸附材料，特别涉及一种用作负极材料的球形多孔炭及其制备方法，以及锂离子电池。
技术介绍
1、随着电动汽车、储能技术和便携式电子产品的快速发展，锂离子电池（lib）作为不可或缺的电力存储设备而受到广泛关注。其中，石墨材料在锂离子电池负极材料中使用最多，占据主要市场，但其理论容量仅为372mah/g，目前已经达到瓶颈，限制了高能量密度锂离子电池的应用发展。硅是一种很有前途的合金负极材料，具有合适的工作电压（0.1–0.4v），高理论比容量（4200 mah/g），以及地球上充足的储备。
2、其中，多孔硅碳负极材料是采用多孔炭为载体，将硅源在一定温度压力下沉积到多孔炭的孔道内，形成硅碳负极材料。多孔炭的孔主要以微孔为主，沉积的硅被多孔炭的微孔隔开，没有大颗粒硅，膨胀应力小，同时多孔炭的多孔结构为硅的膨胀提供空间，因此多孔硅碳负极材料具有抗膨胀性好、长循环性能的优点，被一致认为是未来最具潜力的电池负极材料之一。多孔炭是多孔硅碳负极材料的核心材料，多孔炭的形貌、孔结构对硅源沉积条件和多孔硅碳负极材料产品性能有重大影响。
3、目前多孔硅碳负极材料中使用的原料多孔炭大多是无规则形，无规则形多孔炭制备的硅碳负极材料存在的弊端如下：无规则形硅碳负极材料在嵌锂膨胀时各个方向所受力不均匀，颗粒容易被撑破，影响循环性能；无规则形硅碳负极材料在制备极片辊压时，由于颗粒之间相互搭接，受到剪切力，更容易被压碎，导致首效降低；无规则形硅碳负极材料颗粒之间空隙大，压实密度低，不利于提高电池的能量密度。此外，常规无规则形多孔炭
4、同时，现有的多孔炭整个颗粒内部为相同的孔结构，即外壳和内核的孔径相同。硅源气体在多孔炭颗粒上的沉积过程是由外到内的沉积，因此，容易造成外层先沉积满，而内核硅沉积不满的现象，甚至多孔炭颗粒外层孔道被堵塞导致多孔炭颗粒表面沉积过量硅，产生大的硅晶粒，影响硅碳负极材料的循环稳定性。
5、因此，现有技术需要进行改进。
技术实现思路
1、现有技术中，无规则形硅碳负极材料颗粒膨胀应力不均易破裂，颗粒相互搭接易压碎，压实密度低，不利于提高电池的能量密度，多孔炭颗粒外层孔道被堵塞导致多孔炭颗粒表面沉积过量硅，产生大的硅晶粒，影响硅碳负极材料的循环稳定性，因此，本专利技术提供一种用作负极材料的球形多孔炭及其制备方法，以及锂离子电池用于解决上述问题。
2、为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种用作负极材料的球形多孔炭的制备方法，其包括以下步骤：
3、s1、选择a碳细粉原料进行碳化，碳化后进行粉碎，制得a碳细粉，其中，碳化温度为300~1500℃，粉碎至d50<20μm；
4、s2、将s1中的a碳细粉与b母液按比例混合，进行加热聚合生长，得到球形炭前驱体，其中，所述b母液为有机碳前驱体，加热聚合温度为80~450℃；
5、s3、将s2中的球形炭前驱体与所述b母液进行分离，得到球形炭前驱体；
6、s4、将s3中的球形炭前驱体进行碳化，得到球形炭；
7、s5、加入活化造孔剂，将s4得到的球形炭进行活化造孔，得到球形多孔炭；
8、s6、将s5活化造孔后的球形多孔炭进行洗涤净化，得到纯净的用作负极材料的球形多孔炭。
9、在一种实现方式中，在s1中，所述a碳细粉原料包括石油焦、沥青、椰壳、果壳、树脂、木质素和煤中的任意一种或其组合。
10、在一种实现方式中，在s2中，所述a碳细粉和所述b母液的质量比为（50:50）~（2:98）。
11、在一种实现方式中，在s2中，所述b母液为树脂、沥青、聚丙烯腈，以及树脂、沥青、聚丙烯腈与有机溶剂/水的溶液中的任意一种。
12、在一种实现方式中，在s3中，所述球形炭前驱体与所述b母液进行分离的方法包括沉降、过滤和溶剂洗涤中的任意一种。
13、在一种实现方式中，在s3中，所述球形炭前驱体的粒径为d50<20μm，d90<40μm。
14、在一种实现方式中，在s4中，碳化的温度为300~1500℃。
15、在一种实现方式中，在s5中，所述活化造孔剂包括水蒸气、二氧化碳、氧气、氢氧化钾、氢氧化钠、氯化锌和磷酸中的任意一种。
16、第二方面，本专利技术还提供一种用作负极材料的球形多孔炭，其通过本专利技术所述的用作负极材料的球形多孔炭的制备方法制得
17、第三方面，本专利技术还提供一种锂离子电池，其包括本专利技术所述的用作负极材料的球形多孔炭。
18、有益效果：本专利技术提供的用作负极材料的球形多孔炭及其制备方法，通过采用液位原位生长法制备球形炭前驱体，同时通过控制活化前外层和内核组分或结构的差异，实现定向地调控多孔炭颗粒外层和内核的孔径、孔容，使外层孔径大于内核孔径，进而使得硅源气体快速扩散进入内核进行沉积，确保内核先沉积满，外层后沉积满，实现整个颗粒内外沉积完全，有利于硅源气体沉积，制得的球形多孔炭各个方向受力均匀抗膨胀、剪切力少不易压碎，同时具有高压实密度。此外，球形多孔炭活化后无需粉碎，粉体得率高，成本低。既解决了常规无规则形多孔炭遇到的问题，也解决了多孔炭颗粒内外结构相同带来的问题，提供一种能量密度高且循环稳定性好的锂离子电池硅碳负极材料用的球形多孔炭和锂离子电池。
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1.一种用作负极材料的球形多孔炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用作负极材料的球形多孔炭的制备方法，其特征在于，在S1中，所述A碳细粉原料包括石油焦、沥青、椰壳、果壳、树脂、木质素和煤中的任意一种或其组合。
3.根据权利要求1所述的用作负极材料的球形多孔炭的制备方法，其特征在于，在S2中，所述A碳细粉和所述B母液的质量比为（50:50）~（2:98）。
4.根据权利要求1所述的用作负极材料的球形多孔炭的制备方法，其特征在于，在S2中，所述B母液为树脂、沥青、聚丙烯腈，以及树脂、沥青、聚丙烯腈与有机溶剂/水的溶液中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的用作负极材料的球形多孔炭的制备方法，其特征在于，在S3中，所述球形炭前驱体与所述B母液进行分离的方法包括沉降、过滤和溶剂洗涤中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的用作负极材料的球形多孔炭的制备方法，其特征在于，在S3中，所述球形炭前驱体的粒径为D50<20μm，D90<40μm。
7.根据权利要求1所述的用作负极材料的
8.根据权利要求1所述的用作负极材料的球形多孔炭的制备方法，其特征在于，在S5中，所述活化造孔剂包括水蒸气、二氧化碳、氧气、氢氧化钾、氢氧化钠、氯化锌和磷酸中的任意一种。
9.一种用作负极材料的球形多孔炭，其特征在于，其通过权利要求1~8任意一项所述的用作负极材料的球形多孔炭的制备方法制得。
10.一种锂离子电池，其特征在于，其包括权利要求9所述的用作负极材料的球形多孔炭。
...【技术特征摘要】
1.一种用作负极材料的球形多孔炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用作负极材料的球形多孔炭的制备方法，其特征在于，在s1中，所述a碳细粉原料包括石油焦、沥青、椰壳、果壳、树脂、木质素和煤中的任意一种或其组合。
3.根据权利要求1所述的用作负极材料的球形多孔炭的制备方法，其特征在于，在s2中，所述a碳细粉和所述b母液的质量比为（50:50）~（2:98）。
4.根据权利要求1所述的用作负极材料的球形多孔炭的制备方法，其特征在于，在s2中，所述b母液为树脂、沥青、聚丙烯腈，以及树脂、沥青、聚丙烯腈与有机溶剂/水的溶液中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的用作负极材料的球形多孔炭的制备方法，其特征在于，在s3中，所述球形炭前驱体与所述b母液进行分离的方法包括沉...
【专利技术属性】
技术研发人员：王预，贾亚龙，钟招汉，慈立杰，
申请(专利权)人：深圳索理德新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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