【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池，具体而言，涉及碳锂复合材料、制备方法和锂离子电池。
技术介绍
1、由于便携式电子设备、新能源汽车和大规模储能设备的快速发展，目前应用最广泛的基于石墨负极的锂离子电池因相对较低的理论能量密度已经无法满足下一代储能电池技术的需求，而锂金属负极因其具有较高的理论容量(3860mah/g)和较低的电势(-3.04vvsshe)，是下一代可充电高能量密度电池最有前途的负极候选者之一。然而锂金属负极在锂沉积/剥离过程中存在锂枝晶的生长、死锂的形成、体积效应巨大等问题严重影响了锂金属电池的电化学性能和安全性，限制了锂金属电池的进一步商业化应用。
2、鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供碳锂复合材料、制备方法和锂离子电池，碳锂复合材料有利于提升锂离子电池的容量和循环性能。
2、本专利技术是这样实现的：
3、第一方面，本专利技术提供一种碳锂复合材料，包括：硫、硒共掺杂无烟煤基碳材料和锂金属，所述复合材料中碳的质量分数为43.4％-97.13％，硫的质量分数为0.65％-7.723％，硒的质量分数为0.3％-5.35％，锂的质量分数为0.99％-50％。
4、在可选的实施方式中，包括：
5、掺杂步骤，对包括无烟煤粉末、硫源和硒源的第一混合物置于惰性气氛中进行第一低温煅烧，得到硫、硒共掺杂无烟煤基碳材料；或，将无烟煤粉末置于含有硫源和硒源的气化或分解产物以及惰性气体的气氛中进行第一低温
6、复合步骤，对包括所述硫、硒共掺杂无烟煤基碳材料与锂金属的第二混合物置于真空环境中进行第二煅烧，得到所述碳锂复合材料；或，将所述硫、硒共掺杂无烟煤基碳材料置于锂金属层上方，并在真空环境中进行第二低温煅烧，得到所述碳锂复合材料。
7、在可选的实施方式中，所述掺杂步骤中所用无烟煤粉末、硫源和硒源的质量比为(2-40)：(0.8-1.2):1；
8、和/或，所述无烟煤粉末的平均粒径为1μm-100μm。
9、在可选的实施方式中，所述硫源包括硫代乙酰胺、硫脲、半胱氨酸和升华硫中的任意一种；
10、和/或，所述硒源包括硒粉、硒氰酸铵、硒代乙酰胺和硒代半胱氨酸中的任意一种。
11、在可选的实施方式中，所述无烟煤的灰分含量为<25wt％、硫分含量<1.7wt％；
12、和/或，所述无烟煤的产地为山西、贵州、四川、河南、宁夏或内蒙古。
13、在可选的实施方式中，所述第一低温煅烧的温度为500℃-1000℃，保温时间为1h-10h；
14、和/或，所述第一低温煅烧的升温速率为1℃/min-10℃/min，所述第一低温煅烧的降温速率为1℃/min-10℃/min。
15、在可选的实施方式中，所述复合步骤中所述硫、硒共掺杂无烟煤基碳材料与锂金属的质量比为(1-100)：1。
16、在可选的实施方式中，所述锂金属的平均粒径为1μm-100μm。
17、在可选的实施方式中，所述第二煅烧的温度为200℃-400℃，所述第二煅烧的保温时间为1h-10h；
18、和/或，所述第二煅烧的升温速率为1℃/min-10℃/min，所述第二煅烧的降温速率为1℃/min-10℃/min；
19、和/或，所述第二煅烧的真空度大于0.7pa。
20、第二方面，本专利技术提供一种锂离子电池，包括前述实施方式所述的碳锂复合材料。
21、本专利技术具有以下有益效果：
22、无烟煤基碳材料体相内部具备丰富的孔隙结构，能够有效地容纳锂金属，抑制锂枝晶的生长和死锂的产生。掺杂进碳材料体相的硫元素和硒元素的原子半径远大于碳元素，因此硫硒共掺掺杂可以进一步提升碳材料的无序化程度和孔隙率，同时硫元素和硒元素能够作为有效的亲锂位点将锂固定在碳材料中，并且均匀分布的硫元素和硒元素具备电化学活性，在循环过程中能够作为储锂位点吸附锂离子，实现锂离子的均匀沉积，避免形成局部高电流密度，抑制锂枝晶的生长。
23、此外，硫元素作为储锂材料具备极高的理论容量，但其导电性差，相比之下，硒作为硫的同主族元素，具有更高的电子导电率和可观的体积容量，因此硫硒共掺杂能够兼顾两者的优点，在提高碳材料的储锂性能的同时维持电子导电率。
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1.一种碳锂复合材料，其特征在于，包括：硫、硒共掺杂无烟煤基碳材料和锂金属，所述复合材料中碳的质量分数为43.4％-97.13％，硫的质量分数为0.65％-7.723％，硒的质量分数为0.3％-5.35％，锂的质量分数为0.99％-50％。
2.一种权利要求1所述的碳锂复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
3.根据权利要求2所述的碳锂复合材料的制备方法，其特征在于，所述掺杂步骤中所用无烟煤粉末、硫源和硒源的质量比为(2-40)：(0.8-1.2):1；
4.根据权利要求2所述的碳锂复合材料的制备方法，其特征在于，所述硫源包括硫代乙酰胺、硫脲、半胱氨酸和升华硫中的任意一种；
5.根据权利要求2所述的碳锂复合材料的制备方法，其特征在于，所述无烟煤的灰分含量为<25wt％、硫分含量<1.7wt％；
6.根据权利要求2所述的碳锂复合材料的制备方法，其特征在于，所述第一低温煅烧的温度为500℃-1000℃，保温时间为1h-10h；
7.根据权利要求2所述的碳锂复合材料的制备方法，其特征在于，所述复合步骤中
8.根据权利要求2所述的碳锂复合材料的制备方法，其特征在于，所述锂金属的平均粒径为1μm-100μm。
9.根据权利要求2所述的碳锂复合材料的制备方法，其特征在于，所述第二煅烧的温度为200℃-400℃，所述第二煅烧的保温时间为1h-10h；
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求1所述的碳锂复合材料。
...【技术特征摘要】
1.一种碳锂复合材料，其特征在于，包括：硫、硒共掺杂无烟煤基碳材料和锂金属，所述复合材料中碳的质量分数为43.4％-97.13％，硫的质量分数为0.65％-7.723％，硒的质量分数为0.3％-5.35％，锂的质量分数为0.99％-50％。
2.一种权利要求1所述的碳锂复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
3.根据权利要求2所述的碳锂复合材料的制备方法，其特征在于，所述掺杂步骤中所用无烟煤粉末、硫源和硒源的质量比为(2-40)：(0.8-1.2):1；
4.根据权利要求2所述的碳锂复合材料的制备方法，其特征在于，所述硫源包括硫代乙酰胺、硫脲、半胱氨酸和升华硫中的任意一种；
5.根据权利要求2所述的碳锂复合材料的制备方法，其特征在于，所述无烟煤的灰分...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡喜，王广，刘强，刘杨，万元杰，肖攀，艾旺圣，刘科成，
申请(专利权)人：重庆天齐锂业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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