本技术涉及一种硬碳核壳结构复合材料,其核心为硬碳,外壳为磷酸锂。磷酸锂通过物理吸附均匀覆盖硬碳表面。该材料的制备方法和应用领域被详细阐述,旨在提升材料性能和拓宽应用范围。
背景技术
锂离子电池作为当下的主流储能器件,广泛应用于电动汽车和3C数码设备领域。负极材料作为锂离子电池的主要组成部分,极大地决定了锂离子电池的性能。在相关技术中,商业化使用的锂离子电池负极材料多以石墨为主,石墨作为锂离子电池负极材料具有较低的电压嵌锂平台容量和较高的库伦效率和循环稳定性。然而,其较低的理论比容量(372mAh g-1
)无法满足目前对于能量密度的需求,在快速充电和低温使用场景下,商业化的石墨负极由于巨大的结构变化和极化效应,容易产生析锂现象,造成电池循环性能的衰减和热失控等安全问题。
与石墨相比,硬碳短程有序长程无序的结构特性有利于锂离子的快速传递。同时,相比于石墨,硬碳材料更大的层间距和更多的孔隙和缺陷结构的结构特点使得其不仅具有较高的比容量,而且具有优秀的低温充放电能力和倍率性能。在相关技术中,利用杂原子掺杂和活化造孔等方法改性制备的硬碳往往具有较大的比表面积和较低的石墨化程度和较高的缺陷含量,这种硬碳主要以吸附为主来存储锂离子,充放电曲线只表现出斜坡容量,没有明确的平台容量,这不可避免地降低了全电池的能量密度,因此应用一直受到限制。同时,大量的电解液分解产生有机物富集的固体电解质界面膜(Solid ElectrolyteInterface membrane,SEI),降低了硬碳负极的首次库伦效率,不利于快充环境下锂离子的电荷转移和硬碳负极的循环稳定。
因此,开发一种具有更高库伦效率和能量密度的硬碳负极材料具有深远的实用意义。
实现思路