本發明屬于軟碳負極材料制備，尤其涉及一種高容量軟碳及其制備方法和應用。

背景技術：

1、由于軟碳負極材料具有特殊的結構，使其具有優異的循環性能，倍率性能，安全性能，且其容量可以超過理論容量。軟碳用生焦主要由石油焦、針狀焦、碳纖維、瀝青焦等經過一系列的處理得到，但目前制備的軟碳負極材料容量一般低于260mah/g、首次庫侖效率偏低(<80％)，因此軟碳材料在容量方面還有很大的開拓空間。

2、現有技術中，中國專利cn101916856a公開了一種鋰離子動力與儲能電池用負極材料及其制備方法，采用加入催化劑的瀝青，經500～1300℃碳化處理得到，制備方法包括：升溫升壓，發生碳化熱縮聚反應，然后洗滌、抽提、再洗滌，烘干得到中間相小球前驅體，再經過碳化處理，得到鋰離子動力與儲能電池用負極材料，但是該軟碳產品容量較低(<300mah/g)。中國專利cn103050699a公開了一種鋰離子電池軟碳負極材料的制備方法，包括以下步驟：將催化劑與瀝青混合；升溫至180～380℃，反應至少0.7小時；升溫至320～600℃，反應至少0.3小時，得到中間相球形初級品；對中間相球形初級品進行除雜并干燥，得到軟碳類碳微球中間相前驅體；將軟碳類碳微球中間相前驅體與含氮化合物和/或含硼化合物混合，靜置；在保護性氣氛下，升溫至400～1600℃，熱解處理至少0.6小時，得到軟碳負極材料，該發明材料雖然大幅度提升了現有軟碳材料的容量，但制備工藝復雜，工業化生產成本高，不利于工業化生產。因此，開發一種生產工藝簡單、成本低的高容量軟碳是所屬領域的技術難題。

技術實現思路

1、本發明提供了一種高容量軟碳及其制備方法和應用，本發明提供的方法工藝簡單，制備得到的軟碳容量≥385mah/g，首次庫侖效率≥80％。

2、為了達到上述目的，本發明提供了一種高容量軟碳的制備方法，包括如下步驟：

3、1)將中低硫油漿、乙烯焦油、減壓渣油進行調和，得到調和物料；按重量百分比計，所述調和物料中瀝青質比例為5～20％，膠質比例為10～30％，芳香分比例為20～40％，飽和分比例為10～30％；

4、2)將所述調和物料在惰性氣氛保護下進行進行焦化處理，得到高容量軟碳用生焦；

5、3)將所述高容量軟碳用生焦在惰性氣氛保護下依次進行預碳化和碳化處理，得到高容量軟碳。

6、優選的，按重量百分比計，步驟1)中所述中低硫油漿中硫含量為0.1％～0.9％。

7、優選的，按重量百分比計，步驟1)中所述減壓渣油中硫含量為0.1％～0.9％。

8、優選的，步驟2)中所述焦化處理時的溫度為400～500℃，時間為8～24h。

9、優選的，步驟2)中所述高容量軟碳用生焦的光學結構為鑲嵌結構與小域結構共存的狀態，其中小域結構占比≥30％，鑲嵌結構占比≥10％。

10、優選的，步驟3)中所述預碳化處理的溫度為600～800℃，時間為1～3h。

11、優選的，步驟3)中所述碳化處理時的溫度為900～1200℃，時間為1～4h。

12、優選的，步驟3)中在進行預碳化處理前還包括對高容量軟碳用生焦進行粉碎過篩；所述粉碎過篩的目數為200～2000目。

13、本發明還提供了上述任意一項方法制備得到的高容量軟碳，所述軟碳的表現容量≥385mah/g，首次庫倫效率≥80％。

14、本發明還提供了上述所述的高容量軟碳在鋰電池負極中的應用。

15、與現有技術相比，本發明的優點和積極效果在于：

16、(1)本發明采用中低硫油漿、乙烯焦油、減壓渣油為原料來制備高容量軟碳用生焦，利用焦油與渣油作為主要原料能夠控制中間相小球的融并和長大，使得中間相趨于復雜化，即向鑲嵌結構轉化，其最終的焦炭結構將向無序方向發展，碳化后可儲存鋰的活性位點和空間越多；

17、(2)本發明由于在原料端引入更多的小域和鑲嵌結構，相較于高取向度的針狀焦，碳化后可儲存鋰的活性位點和空間越多，容量表現可達到400mah/g以上；

18、(3)本發明提供的高容量軟碳及原料的制備方法，工藝簡單，產品收率高，產品一致性、穩定性高，且該方法制備過程中綠色無污染，成本低，適合工業化生產。

技術特征：

1.一種高容量軟碳的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，按重量百分比計，步驟1)中所述中低硫油漿中硫含量為0.1％～0.9％。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，按重量百分比計，步驟1)中所述減壓渣油中硫含量為0.1％～0.9％。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟2)中所述焦化處理時的溫度為400～500℃，時間為8～24h。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟2)中所述高容量軟碳用生焦的光學結構為鑲嵌結構與小域結構共存的狀態，其中小域結構占比≥30％，鑲嵌結構占比≥10％。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟3)中所述預碳化處理的溫度為600～800℃，時間為1～3h。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟3)中所述碳化處理時的溫度為900～1200℃，時間為1～4h。

8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟3)中在進行預碳化處理前還包括對高容量軟碳用生焦進行粉碎過篩；所述粉碎過篩的目數為200～2000目。

9.權利要求1～8任意一項方法制備得到的高容量軟碳，其特征在于，所述軟碳的表現容量≥385mah/g，首次庫倫效率≥80％。

10.權利要求9所述的高容量軟碳在鋰電池負極中的應用。

技術總結
本發明提出一種高容量軟碳及其制備方法和應用，屬于軟碳負極材料制備技術領域。所述高容量軟碳的制備方法，包括如下步驟：1)將中低硫油漿、乙烯焦油、減壓渣油進行調和，得到調和物料；按重量百分比計，所述調和物料中瀝青質比例為5～20％，膠質比例為10～30％，芳香分比例為20～40％，飽和分比例為10～30％；2)將所述調和物料在惰性氣氛保護下進行進行焦化處理，得到高容量軟碳用生焦；3)將所述高容量軟碳用生焦在惰性氣氛保護下依次進行預碳化和碳化處理，得到高容量軟碳。本發明提供的方法工藝簡單，制備得到的軟碳容量≥385mAh/g，首次庫侖效率≥80％。

技術研發人員：張志剛,段欣,王衛江
受保護的技術使用者：山東海科創新研究院有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28