本發(fā)明屬于二次電池，具體涉及一種二次電池負極用碳基復合材料及其制備方法。
背景技術：
1、目前用于鋰離子或者鈉離子電池體系的碳基復合材料中的碳基體主要是基于高分子類和生物質類等材料。盡管該類型材料在原材料成本上有一定優(yōu)勢，然而其后續(xù)造孔和表面處理等工藝會帶來其他方面成本的增加，另外，對于此類材料后處理工藝是否能夠滿足對產品性能指標的需求也尚不明晰和不可控，需要大量交叉實驗驗證。以硅碳復合材料為例，碳基體材料的孔容、孔徑和表面特性嚴重影響著后續(xù)硅沉積的效果，進而影響硅碳產品的實際容量發(fā)揮和產品一致性。因此，開發(fā)合適的多孔碳基體，實現(xiàn)硅基材料的可控復合，合成出高首效、高比容量、低膨脹和長循環(huán)的碳基復合材料很有必要。
技術實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發(fā)明的實施例提出一種二次電池負極用碳基復合材料及其制備方法。
2、本發(fā)明實施例提供了一種二次電池負極用碳基復合材料的制備方法，包括以下步驟：
3、(1)將金屬有機骨架材料進行熱解處理，得到多孔碳基體；
4、(2)將所述多孔碳基體和高膨脹負極活性材料進行復合，得到所述碳基復合材料。
5、本發(fā)明實施例的二次電池負極用碳基復合材料的制備方法帶來的優(yōu)點和技術效果為：
6、1、步驟(1)金屬有機骨架材料熱解處理后可以獲得多孔碳基體，多孔碳基體具有高度分形結構，后續(xù)可以實現(xiàn)高膨脹負極活性材料的可控沉積；
7、2、步驟(2)將多孔碳基體與高膨脹負極活性材料復合在一起，得到的碳基復合材料具有多孔結構，可以緩解高膨脹負極活性材料的體積膨脹引起的顆粒層級的結構破裂，提升電極材料的循環(huán)性能。
8、在一些實施例中，步驟(1)中，所述金屬有機骨架材料選自網(wǎng)狀金屬有機骨架材料、類沸石咪唑酯骨架材料和萊瓦希爾骨架材料中的至少一種；和/或，所述金屬有機骨架材料的中心原子選自zn、cu、fe、co、ni、mg和la中的至少一種。
9、在一些實施例中，步驟(1)中，所述金屬有機骨架材料為網(wǎng)狀金屬有機骨架材料優(yōu)選地，和/或，所述金屬有機骨架材料的中心原子為zn、mg、cu和fe中的至少一種。
10、在一些實施例中，步驟(1)中，在真空或保護性氣氛中進行所述熱解處理；和/或，所述熱解處理的溫度為750-1500℃；和/或，所述熱解處理的時間為1-8h。
11、在一些實施例中，步驟(1)中，所述熱解處理的溫度為900-1400℃；和/或，所述熱解處理的時間為2-6h。
12、在一些實施例中，步驟(1)中，所述多孔碳基體的比表面積為500-3000m2/g；和/或，所述多孔碳基體的孔容為0.7-1.2cm3/g；所述多孔碳基體的的孔徑為2-1000nm；和/或，所述多孔碳基體的表面分形維數(shù)為2-3。
13、在一些實施例中，步驟(1)中，所述多孔碳基體的比表面積為1500-2000m2/g；和/或，所述多孔碳基體的孔容為0.8-0.9cm3/g；和/或，所述多孔碳基體的的孔徑為2-200nm；和/或，所述多孔碳基體的表面分形維數(shù)為2.2-2.7。
14、在一些實施例中，步驟(1)中，所述熱解處理后還進行酸洗處理，得到多孔碳基體。
15、在一些實施例中，步驟(2)中，所述高膨脹負極活性材料選自單質si、p、ge、siox(0<x≤2)、poy(0<y≤2.5)、geoz(0<z≤2)和snou(0<u≤2)中的至少一種。
16、在一些實施例中，步驟(2)中，所述高膨脹負極活性材料為si。
17、在一些實施例中，步驟(2)中，通過cvd法、流化床法、溶膠凝膠法或水熱法進行復合。
18、在一些實施例中，步驟(2)中，通過cvd法或流化床法進行復合。
19、在一些實施例中，步驟(2)中，所述多孔碳基體和所述高膨脹負極活性材料的質量比為1:4-5:1。
20、在一些實施例中，所述制備方法還包括步驟(3)在所述復合之后，進行碳包覆和/或導電聚合物包覆，得到所述碳基復合材料。
21、在一些實施例中，步驟(3)中，進行所述碳包覆所采用的碳源選自瀝青、樹脂、葡萄糖、甲烷和乙炔中的至少一種；和/或，所述導電聚合物包括聚多巴胺、聚苯胺和聚乙烯吡咯烷酮中的至少一種。
22、另外，本發(fā)明實施例還提供了一種二次電池負極用碳基復合材料，通過本發(fā)明實施例的制備方法制備而成。
23、本發(fā)明實施例的二次電池負極用碳基復合材料帶來的優(yōu)點和技術效果為：
24、本發(fā)明實施例的碳基復合材料可以用于液態(tài)、半固態(tài)或全固態(tài)電池體系中，作為負極活性材料，可以有效提高電池的首效、比容量，減小電極體積膨脹提高循環(huán)穩(wěn)定性。
1.一種二次電池負極用碳基復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的二次電池負極用碳基復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述金屬有機骨架材料選自網(wǎng)狀金屬有機骨架材料、類沸石咪唑酯骨架材料和萊瓦希爾骨架材料中的至少一種，優(yōu)選為網(wǎng)狀金屬有機骨架材料；和/或，所述金屬有機骨架材料的中心原子選自zn、cu、fe、co、ni、mg和la中的至少一種，優(yōu)選為zn、mg、cu和fe中的至少一種。
3.根據(jù)權利要求1所述的二次電池負極用碳基復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，在真空或保護性氣氛中進行所述熱解處理；和/或，所述熱解處理的溫度為750-1500℃，優(yōu)選為900-1400℃；和/或，所述熱解處理的時間為1-8h，優(yōu)選為2-6h。
4.根據(jù)權利要求1所述的二次電池負極用碳基復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述多孔碳基體的比表面積為500-3000m2/g，優(yōu)選為1500-2000m2/g；和/或，所述多孔碳基體的孔容為0.7-1.2cm3/g，優(yōu)選為0.8-0.9cm3/g；所述多孔碳基體的的孔徑為2-1000nm，優(yōu)選為2-200nm；和/或，所述多孔碳基體的表面分形維數(shù)為2-3，優(yōu)選為2.2-2.7。
5.根據(jù)權利要求1所述的二次電池負極用碳基復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述熱解處理后還進行酸洗處理，得到多孔碳基體。
6.根據(jù)權利要求1所述的二次電池負極用碳基復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述高膨脹負極活性材料選自單質si、p、ge、siox(0<x≤2)、poy(0<y≤2.5)、geoz(0<z≤2)和snou(0<u≤2)中的至少一種，優(yōu)選為si；和/或，通過cvd法、流化床法、溶膠凝膠法或水熱法進行所述復合，優(yōu)選為cvd法或流化床法。
7.根據(jù)權利要求1所述的二次電池負極用碳基復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述多孔碳基體和所述高膨脹負極活性材料的質量比為1:4-5:1。
8.根據(jù)權利要求1所述的二次電池負極用碳基復合材料的制備方法，其特征在于，還包括步驟(3)在所述復合之后，進行碳包覆和/或導電聚合物包覆，得到所述碳基復合材料。
9.根據(jù)權利要求1所述的二次電池負極用碳基復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，進行所述碳包覆所采用的碳源選自瀝青、樹脂、葡萄糖、甲烷和乙炔中的至少一種；和/或，所述導電聚合物包括聚多巴胺、聚苯胺和聚乙烯吡咯烷酮中的至少一種。
10.一種二次電池負極用碳基復合材料，其特征在于，通過權利要求1-9任一項所述的制備方法制備而成。