本發(fā)明涉及電池，具體而言，涉及一種多孔碳材料。

背景技術(shù)：

1、鋰離子電池在電動(dòng)汽車(chē)、移動(dòng)設(shè)備等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。影響鋰離子電池的電性能的關(guān)鍵因素之一是負(fù)極材料?，F(xiàn)有的商用負(fù)極材料包括中間相碳微球和改性石墨，但存在理論儲(chǔ)鋰容量較低，易發(fā)生有機(jī)溶劑共嵌入等缺點(diǎn)。

2、在目前的儲(chǔ)鋰材料中，硅具有最高的理論容量(4200mah/g)，但硅負(fù)極材料在電池充放電過(guò)程中存在巨大的體積變化導(dǎo)致電極活性材料的脫落、粉化，甚至導(dǎo)致電極結(jié)構(gòu)的損壞，導(dǎo)致電池容量迅速衰減，嚴(yán)重制約了其工業(yè)化應(yīng)用?，F(xiàn)有技術(shù)中將硅和碳材料復(fù)合得到硅碳復(fù)合材料來(lái)緩解硅在充放電過(guò)程中的體積變化。但目前的硅碳負(fù)極材料的制備過(guò)程中硅的利用率較差，硅碳負(fù)極材料的電性能不理想。

3、有鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種多孔碳材料，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的硅碳負(fù)極材料的硅的利用率差、電性能不理想的技術(shù)問(wèn)題；本發(fā)明的多孔碳具有適宜含量及種類(lèi)的表面官能團(tuán)，有利于提高硅碳材料中硅的利用率，提高硅碳材料的電性能。

2、本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種硅碳負(fù)極材料，其具有高電導(dǎo)率，高容量，高循環(huán)性能。

3、本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種硅碳負(fù)極材料的制備方法，簡(jiǎn)單易行，得到的硅碳負(fù)極材料具有優(yōu)異的電性能。

4、為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：

5、一種多孔碳材料，所述多孔碳材料具有表面官能團(tuán)，所述表面官能團(tuán)包含堿性官能團(tuán)、中性官能團(tuán)和酸性官能團(tuán)；所述表面官能團(tuán)的含量為0.4～1mmol/g，所述堿性官能團(tuán)的含量為0.2～0.5mmol/g，所述中性官能團(tuán)的含量為0.2～0.4mmol/g，所述酸性官能團(tuán)的含量小于0.2mmol/g。

6、一些實(shí)施方式中，所述表面官能團(tuán)的含量為0.4～0.7mmol/g，其中，所述堿性官能團(tuán)的含量為0.2～0.5mmol/g，所述中性官能團(tuán)的含量為0.2～0.4mmol/g，所述酸性官能團(tuán)的含量小于0.1mmol/g。

7、一些實(shí)施方式中，所述堿性官能團(tuán)包含羰基，所述中性官能團(tuán)包含酚羥基，所述酸性官能團(tuán)包含羥基和羧基。

8、一些實(shí)施方式中，所述多孔碳材料的電導(dǎo)率為2～5s/mm。

9、一些實(shí)施方式中，所述多孔碳材料的ph為6.8～8。

10、一些實(shí)施方式中，所述多孔碳材料的粒徑dv50為3～10μm。

11、一些實(shí)施方式中，所述多孔碳材料的粒徑dv99為10～25μm，所述多孔碳材料的粒徑dn10為0.5～5μm。

12、一些實(shí)施方式中，所述多孔碳材料的比表面積為1000～2200m2/g。

13、一些實(shí)施方式中，所述多孔碳材料的孔容為0.6～1.2cm3/g。

14、一些實(shí)施方式中，所述多孔碳材料的微孔率為50％～100％。

15、一種硅碳負(fù)極材料，包括所述的多孔碳材料以及位于所述多孔碳材料的孔道中的納米硅顆粒。

16、一些實(shí)施方式中，所述硅碳負(fù)極材料中，納米硅顆粒的質(zhì)量含量為5％～85％。

17、一些實(shí)施方式中，所述硅碳負(fù)極材料的粒徑dv50為3～10μm，所述硅碳負(fù)極材料的粒徑dv99為10～25μm，所述硅碳負(fù)極材料的粒徑dn10為0.5～5μm。

18、一些實(shí)施方式中，所述硅碳負(fù)極材料的比表面積小于3m2/g。

19、一些實(shí)施方式中，所述硅碳負(fù)極材料的電導(dǎo)率為0.2～2s/mm。

20、一些實(shí)施方式中，所述硅碳負(fù)極材料的表面還包括包覆層；所述包覆層包含無(wú)定型碳、快離子導(dǎo)體和高分子聚合物中的至少一種。

21、所述的硅碳負(fù)極材料的制備方法，包括以下步驟：

22、將多孔碳材料在含有硅源的氣氛下進(jìn)行氣相沉積，得到所述硅碳負(fù)極材料。

23、一些實(shí)施方式中，還包括：對(duì)所述硅碳負(fù)極材料進(jìn)行包覆處理，以獲得所述硅碳負(fù)極材料表面的包覆層，所述包覆層包含無(wú)定型碳、快離子導(dǎo)體和高分子聚合物中的至少一種。

24、一種電極，包括所述的硅碳負(fù)極材料。

25、一種鋰離子電池，包括所述的電極。

26、一種用電設(shè)備，包括所述的鋰離子電池。

27、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

28、(1)本發(fā)明通過(guò)控制多孔碳材料的表面具有適宜含量及種類(lèi)的官能團(tuán)，進(jìn)而保證多孔碳的高電導(dǎo)率、濕潤(rùn)性及穩(wěn)定性。

29、(2)本發(fā)明的硅碳負(fù)極材料，多孔碳和納米硅顆粒的配合，可保證其具有高電導(dǎo)率，高容量和高循環(huán)性能。

30、(3)本發(fā)明的硅碳負(fù)極材料的制備方法，采用特定的多孔碳材料，有利于多孔碳對(duì)含硅氣體的吸附效果，可提高含硅氣體的硅利用率，使最終得到的硅碳負(fù)極材料具有高電導(dǎo)率及適宜的濕潤(rùn)性，提高其容量，提高循其環(huán)性能。

31、(4)本發(fā)明的硅碳負(fù)極材料得到的鋰離子電池具有優(yōu)異的循環(huán)性能、倍率性能和安全性能。

技術(shù)特征：

1.一種多孔碳材料，其特征在于，所述多孔碳材料具有表面官能團(tuán)，所述表面官能團(tuán)包含堿性官能團(tuán)、中性官能團(tuán)和酸性官能團(tuán)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔碳材料，其特征在于，所述表面官能團(tuán)的含量為0.4～0.7mmol/g，其中，所述堿性官能團(tuán)的含量為0.2～0.5mmol/g，所述中性官能團(tuán)的含量為0.2～0.4mmol/g，所述酸性官能團(tuán)的含量小于0.1mmol/g。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔碳材料，其特征在于，所述堿性官能團(tuán)包含羰基，所述中性官能團(tuán)包含酚羥基，所述酸性官能團(tuán)包含羥基和/或羧基。

4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的多孔碳材料，其特征在于，所述多孔碳材料的電導(dǎo)率為2～5s/mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的多孔碳材料，其特征在于，所述多孔碳材料的ph為6.8～8。

6.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的多孔碳材料，其特征在于，所述多孔碳材料的粒徑dv50為3～10μm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的多孔碳材料，其特征在于，所述多孔碳材料的粒徑dv99為10～25μm，所述多孔碳材料的粒徑dn10為0.5～5μm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的多孔碳材料，其特征在于，所述多孔碳材料的比表面積為1000～2200m2/g。

9.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的多孔碳材料，其特征在于，所述多孔碳材料的孔容為0.6～1.2cm3/g。

10.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的多孔碳材料，其特征在于，所述多孔碳材料的微孔率為50％～100％。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種多孔碳材料。一種多孔碳材料，所述多孔碳材料具有表面官能團(tuán)，所述表面官能團(tuán)包含堿性官能團(tuán)、中性官能團(tuán)和酸性官能團(tuán)，所述表面官能團(tuán)的含量為0.4～1mmol/g，所述堿性官能團(tuán)的含量為0.2～0.5mmol/g，所述中性官能團(tuán)的含量為0.2～0.4mmol/g，所述酸性官能團(tuán)的含量小于0.2mmol/g。本發(fā)明多孔碳材料的表面具有適宜含量及種類(lèi)的官能團(tuán)，進(jìn)而使多孔碳具有高電導(dǎo)率，適宜的濕潤(rùn)性，有利于提高硅碳負(fù)極材料的硅利用率，提高其循環(huán)性能和倍率性能。

技術(shù)研發(fā)人員：李婷,史俊杰,顧華清,劉東任,劉芳,周勇岐
受保護(hù)的技術(shù)使用者：溧陽(yáng)紫宸新材料科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8