CN109037679A - 石油焦基多孔碳材料及其制备方法与硅碳负极材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种石油焦基多孔碳材料及其制备方法与硅碳负极材料，涉及碳材料制备技术领域，该石油焦基多孔碳材料的制备方法，包括以下步骤：将球磨后得到的石油焦与造孔剂的混合物进行煅烧，得到所述石油焦基多孔碳材料。利用该制备方法能够缓解现有技术的多孔碳生产成本高和生产效率低以及现有多孔碳材料比表面积较小的技术问题，达到降低生产成本，提高生产效率和提高多孔碳材料比表面积的技术效果。

Description

石油焦基多孔碳材料及其制备方法与硅碳负极材料
技术领域
本发明涉及碳材料制备领域，尤其是涉及一种石油焦基多孔碳材料及其制备方法与硅碳负极材料。
背景技术
由于锂离子电池具有无污染、使用寿命长、体积小、可快速充放电等突出优点，已经被广泛的应用于便携式电子设备和电动汽车。近年来，随着人们对电池能量密度要求的日益提高，目前电池的材料体系已经逐渐不能满足高能量密度要求。就负极材料而言，石墨类负极材料已经被广泛应用于商业化锂离子电池中，但是石墨类负极材料的理论容量仅为372mAh/g，已经无法满足锂离子电池小型轻量、长时间驱动的发展要求。因此开发新型的负极材料体系一直是研发的重点和热点。
硅基负极材料由于具有高的比容量和低的脱嵌锂电位，是未来最有发展前景的负极材料体系之一。然而硅在脱嵌锂过程中，产生巨大的体积变化，容易导致电极结构的破坏和形成不稳定的SEI膜，最终使电池的容量快速衰减，严重的限制了硅基负极材料在锂离子电池中的应用。目前，利用多孔碳与硅进行复合得到的硅碳负极材料是解决硅体积膨胀问题的最佳方案之一，多孔碳中的孔为硅体积膨胀预留足够空间，能够保证硅在体积膨胀过程中仍然维持原有的形貌，同时多孔碳可以有效的隔离硅颗粒之间的相互作用，并且缓冲硅体积膨胀过程中产生的巨大应力。但是目前的多孔碳常用软模板法和硬模板法进行制备，工艺过程复杂，存在生产成本高和生产效率低的缺点，且制备得到的多孔碳材料的形状多为棒状结构或纤维状结构导致其比表面积较小的问题。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种石油焦基多孔碳材料的制备方法，以缓解现有技术的多孔碳生产成本高和生产效率低以及现有多孔碳材料比表面积较小的技术问题。
本发明的第二目的在于提供一种利用上述制备方法得到的石油焦基多孔碳材料，该石油焦基多孔碳材料具有导电率高和比表面积大的优点。
本发明的第三目的在于提供一种硅碳负极材料，该硅碳负极材料具有较好的循环稳定性，并有利于提高电池的首次充电效率。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种石油焦基多孔碳材料的制备方法，包括以下步骤：
将球磨后得到的石油焦与造孔剂的混合物进行煅烧，得到所述石油焦基多孔碳材料。
进一步的，所述造孔剂为氢氧化钾、磷酸或氯化锌，优选为氢氧化钾，所述石油焦与所述造孔剂的重量比为1：(1-5)。
进一步的，先将石油焦与氢氧化钾溶液混合均匀，经干燥后置于球磨机中球磨，然后再进行煅烧。
进一步的，球磨中采用的磨球为不同直径玛瑙球的组合，所述玛瑙球的直径分别为4-6mm、0.9-1.2cm和1.4-1.6cm。
进一步的，所述煅烧的方法为：在惰性气氛下，先以2-7℃/min的升温速率升温至350-450℃煅烧1-3h，然后再以2-7℃/min的升温速率升温至850-950℃煅烧1-3h。
进一步的，煅烧结束后依次用酸溶液、醇溶液和去离子水进行清洗处理，经干燥后得到所述石油焦基多孔碳材料。
进一步的，所述酸溶液为稀硝酸溶液或稀盐酸溶液，所述稀硝酸溶液的浓度为2.5-3.5mol/L，所述稀盐酸溶液的浓度为2.5-3.5mol/L。
进一步的，所述醇溶液为乙醇溶液或丙醇溶液，优选为乙醇溶液，所述乙醇溶液的浓度≥95％。
一种石油焦基多孔碳材料，利用上述制备方法得到。
一种硅碳负极材料，利用硅与上述石油焦基多孔碳材料复合制备得到。
与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的石油焦基多孔碳材料的制备方法，是以石油焦为制备原料，通过球磨将石油焦与造孔剂进行有效充分混合从而得到两者的混合物，然后再通过煅烧得到多孔碳材料。由于以石油焦为原料，且利用球磨工艺进行颗粒细化，最终得到的多孔碳材料的球形度非常高，如图1所示，因此，利用该制备方法得到的多孔碳材料的比表面积也比较大。利用该高孔隙率和大比表面积的多孔碳材料与硅进行复合，可以容纳更多的硅原子，提高电极材料的容量，同时也有利于缓冲硅材料在充放电过程中引起的体积变化，使硅碳复合材料保持良好的稳定性。
另外，球磨过程中，不仅可以将石油焦颗粒细化，同时还能增大造孔剂与石油焦的接触面积，在煅烧后可以得到孔隙率高和孔隙分布均匀的多孔碳材料，如图2所示。从图2中可以看出，利用本发明提供的制备方法得到的多孔碳材料，其表面均匀分布有大量孔隙。
此外，本发明提供的制备方法合成路线简单，并不需要复杂的仪器和设备，制备时间大大缩短，生产效率较高；同时，所用的原料石油焦简单易得，生产成本较低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的制备方法得到的石油焦基多孔碳材料放大3000倍率后的扫描电镜图。
图2为本发明提供的制备方法得到的石油焦基多孔碳材料放大12000倍后的扫描电镜图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
一方面，本发明提供了一种石油焦基多孔碳材料的制备方法，包括以下步骤：
将球磨后得到的石油焦与造孔剂的混合物进行煅烧，得到所述石油焦基多孔碳材料。
本发明提供的石油焦基多孔碳材料的制备方法，是以石油焦为制备原料，通过球磨将石油焦与造孔剂进行有效充分混合从而得到两者的混合物，然后再通过煅烧得到多孔碳材料。由于以石油焦为原料，且利用球磨工艺进行颗粒细化，最终得到的多孔碳材料的球形度非常高，如图1所示，因此，利用该制备方法得到的多孔碳材料的比表面积也比较大。利用该高孔隙率和大比表面积的多孔碳材料与硅进行复合，可以容纳更多的硅原子，提高电极材料的容量，同时也有利于缓冲硅材料在充放电过程中引起的体积变化，使硅碳复合材料保持良好的稳定性。
另外，球磨过程中，不仅可以将石油焦颗粒细化，同时还能增大造孔剂与石油焦的接触面积，在煅烧后可以得到孔隙率高和孔隙分布均匀的多孔碳材料，如图2所示。从图2中可以看出，利用本发明提供的制备方法得到的多孔碳材料，其表面均匀分布有大量孔隙。
此外，本发明提供的制备方法合成路线简单，并不需要复杂的仪器和设备，制备时间大大缩短，生产效率较高；同时，所用的原料石油焦简单易得，生产成本较低。
在本发明的一些实施方式中，所述造孔剂为氢氧化钾、磷酸或氯化锌，优选为氢氧化钾，所述石油焦与所述造孔剂的重量比为1：(1-5)。
当造孔剂为氢氧化钾、磷酸或氯化锌时，得到的多孔碳的孔隙率比较高，尤其是当造孔剂为氢氧化钾时，孔隙率最高。通过优化石油焦与造孔剂的配比，还可以进一步提高最终得到的多孔碳的孔隙率。
其中，石油焦与造孔剂的重量比为例如可以为1:1、1:2、1:3、1:4或1:5。
在本发明的一些实施方式中，先将石油焦与氢氧化钾溶液混合均匀，经干燥后置于球磨机中球磨1-3h，然后再进行煅烧。
利用氢氧化钾溶液的形式将石油焦与氢氧化钾混合，除了可以使氢氧化钾充分且均匀与石油焦表面接触外，还可以使氢氧化钾渗透至石油焦材料的内部，提高其内部的孔隙率。
在本发明的一些实施方式中，球磨中采用的磨球为不同直径玛瑙球的组合，所述玛瑙球的直径分别为4-6mm、0.9-1.2cm和1.4-1.6cm。采用不同直径的玛瑙球作为磨球，可以提高石油焦的粉碎细度，使其与造孔剂充分接触。其中，当玛瑙球的直径例如分别可以为5mm、1cm和1.5cm三种的组合时，得到的石油焦和造孔剂的粉磨效果较好。
在本发明的一些实施方式中，所述煅烧的方法为：在惰性气氛下，先以2-7℃/min的升温速率升温至350-450℃煅烧1-3h，然后再以2-7℃/min的升温速率升温至850-950℃煅烧1-3h。
下面以氢氧化钾作为造孔剂说明上述煅烧方法的反应机理：
(1)低温时，即在350℃以下范围内时，氢氧化钾自身脱水和石油焦表面的官能团进行反应，由于活化温度较低不能提供足够的活化能使氢氧化钾和弱酸性的甲基和次甲基反应；
(2)中温径向活化阶段，即在350-450℃范围内时，氢氧化钾和石油焦表面的甲基，次甲基等发生消碳反应，即将石油焦表面含碳物质转化为CO气体排出从而在石油焦表面上进行造孔；
(3)高温横向活化阶段，即在850-950℃范围内时，石油焦中的无定形碳与氢氧化钾活化反应消耗掉了，从而形成了微孔；
反应初始，以径向活化造孔为主，在石油焦的表面上形成了大量的微孔；随着活化温度的升高，活化时间的增加，使得活化的程度明显提高。此时，在活化过程中虽然也有径向活化，但是，活化反应已经明显变成以横向活化扩孔的活化过程，大量的微孔在此阶段由于孔壁的破坏而转化成大孔和中孔。
6KOH+2C→2K+3H2+2K2CO3
K2CO3→K2O+CO2
CO2+C→2CO
K2CO3+2C→2K+3CO
C+K2O→2K+CO
上述实施方式中，煅烧工艺采用阶梯式煅烧工艺并且采用一次煅烧方法，通过控制升温速率和煅烧温度，对石油焦进行造孔和形貌的改造。其中，可以通过通入氩气、氖气或氦气等惰性气体形成惰性气氛。上述煅烧温度为石油焦与造孔剂氢氧化钾的反应提供了反应条件，再通过控制通入的惰性气体(例如氩气)的流量改变环境温度从而对孔的大小形貌进行调整，以此使石油焦基多孔碳材料具有不同尺寸的孔洞。该方法耗时短，能够节省大量的资源从而降低了经济成本，更有利于锂离子电池电极材料的工业化生产。
在本发明的一些实施方式中，煅烧结束后依次用酸溶液、醇溶液和去离子水进行清洗处理，经干燥后得到所述石油焦基多孔碳材料。
通过用酸溶液、醇溶液和去离子水进行清洗处理可以有效去除得到的多孔碳材料表面的杂质及残留的造孔剂，避免杂质和造孔剂对后续电极材料的电性能产生负面影响。
其中，酸溶液可以为稀硝酸溶液或稀盐酸溶液，稀盐酸溶液的浓度为2.5-3.5mol/L，稀硝酸溶液的浓度为2.5-3.5mol/L。醇溶液可以为乙醇溶液或丙醇溶液，优选为乙醇，选用的乙醇溶液的浓度≥95％，例如可以为95％、96％、97％、98％或99％。
第二方面，本发明提供了一种石油焦基多孔碳材料，利用上述制备方法得到。
该石油焦基多孔碳材料具有比表面积大、孔隙率高和导电率好以及电化学循环稳定性好的优点。
第三方面，本发明提供了一种硅碳负极材料，利用硅与上述石油焦基多孔碳材料复合制备得到。
本发明提供的硅碳负极材料具有上述石油焦基多孔碳材料的全部优点，由于上述石油焦基多孔碳材料可以容纳较多的硅原子，提高电极材料的容量，同时也有利于缓冲硅材料在充放电过程中引起的体积变化，使硅碳复合材料保持良好的稳定性。因此，利用该硅碳负极材料制备得到的锂离子电池，具有稳定的充放电循环性能，且具有较高容量和首次充电效率。
下面将结合实施例和对比例对本发明做进一步详细的说明。
其中，下述实施例中所用的材料，试剂及仪器，均可通过商业途径购买。所用试剂均为分析纯。实验过程中所用的均为Milli-Q高纯水(其电阻为18.2MΩ)。
实施例1
本实施例是一种石油焦基多孔碳材料的制备方法，包括以下步骤：
a)首先将石油焦进行干燥，将干燥好的石油焦与氢氧化钾按1:3质量比混合在一起，其中，氢氧化钾以溶液的形式与石油焦混合；混合均匀后在60℃下充分干燥；
b)选取不同直径的玛瑙球，其中，玛瑙球的直径分别为5mm、1cm和1.5cm；
c)将混合好的石油焦和氢氧化钾的混合物以及称量好的玛瑙球放入球磨机中球磨2h，收集球磨后的产物，待材料充分干燥后，将其装入放入管式炉中在氩气气氛下煅烧；煅烧时设定炉子温度以5℃/min的升温速率升至400℃并保温1h，之后再以同样的升温速率升高温度至900℃保温1h，完成煅烧过程；
d)待炉子自然冷却至室温后取出样品进行充分研磨，随后再将样品依次用稀硝酸溶液，乙醇溶液和去离子水进行清洗处理，调节样品的pH值至中性，最后干燥得到所述石油焦基多孔碳材料。
实施例2
本实施例是一种石油焦基多孔碳材料的制备方法，与实施例1的不同之处在于，本实施例中石油焦与氢氧化钾质量比为1：1，其他与实施例1均相同。
实施例3
本实施例是一种石油焦基多孔碳材料的制备方法，与实施例1的不同之处在于，本实施例中石油焦与氢氧化钾质量比为1：2，其他与实施例1均相同。
实施例4
本实施例是一种石油焦基多孔碳材料的制备方法，与实施例1的不同之处在于，本实施例中石油焦与氢氧化钾质量比为1：4，其他与实施例1均相同。
实施例5
本实施例是一种石油焦基多孔碳材料的制备方法，与实施例1的不同之处在于，本实施例中石油焦与氢氧化钾质量比为1：5，其他与实施例1均相同。
实施例6
本实施例是一种石油焦基多孔碳材料的制备方法，与实施例1的不同之处在于，本实施例中煅烧过程中的升温速率为3℃/min，其他与实施例1均相同。
实施例7
本实施例是一种石油焦基多孔碳材料的制备方法，与实施例1的不同之处在于，本实施例中煅烧过程中的升温速率为7℃/min，其他与实施例1均相同。
实施例8
本实施例是一种石油焦基多孔碳材料的制备方法，与实施例1的不同之处在于，本实施例中煅烧过程中，炉子温度以5℃/min的升温速率升至400℃并保温2h，之后再以同样的升温速率升高温度至900℃保温2h，完成煅烧过程；其他与实施例1均相同。
实施例9
本实施例是一种石油焦基多孔碳材料的制备方法，与实施例1的不同之处在于，本实施例中煅烧过程中，炉子温度以5℃/min的升温速率升至450℃并保温1h，之后再以同样的升温速率升高温度至850℃保温1h，完成煅烧过程；其他与实施例1均相同。
实施例10
本实施例是一种石油焦基多孔碳材料的制备方法，与实施例1的不同之处在于，本实施例中采用的造孔剂为磷酸，其他与实施例1均相同。
实施例11
本实施例是一种石油焦基多孔碳材料的制备方法，与实施例1的不同之处在于，本实施例中球磨时间为1h，其他与实施例1均相同。
对比例1
本对比例是一种多孔碳材料的制备方法，本对比例中采用人造石墨为碳源，原材料未经过球磨，与实施例1的不同之处在于，本实施例中煅烧过程中，炉子温度以5℃/min的升温速率升至400℃并保温2h，之后再以同样的升温速率升高温度至900℃保温2h，完成煅烧过程；其他与实施例1均相同。
对比例2
本对比例是一种多孔碳材料的制备方法，本对比例中采用天然石墨为碳源。原材料未经过球磨，与实施例1的不同之处在于，本实施例中煅烧过程中，炉子温度以5℃/min的升温速率升至400℃并保温2h，之后再以同样的升温速率升高温度至900℃保温2h，完成煅烧过程；其他与实施例1均相同。
分别对实施例1-10提供的和对比例1-2提供的多孔碳材料进行性能测试，测试项目有：孔隙率和比表面积。测试结果列于表1。
表1不同多孔碳材料的性能测试结果
测试项目 孔隙率 比表面积/m2/g
实施例1 89％ 580
实施例2 85％ 530
实施例3 83％ 490
实施例4 86％ 550
实施例5 84％ 520
对比例1 27％ 227
对比例2 23％ 216
从表1中的数据可以看出，利用本发明提供的制备方法，即以石油焦为原料制备得到的多孔碳材料，其孔隙率都在80％以上，比表面积在490m2/g以上，而分别以人造石墨和天然石墨为原料制备得到的多孔碳材料，其孔隙率和比表面积均较低，孔隙率分别为27％和23％，比表面积仅分别为227m2/g和216m2/g。因此，利用本发明提供的制备方法能够得到孔隙率和比表面积均较大的多孔碳材料。
分别利用实施例1-10提供的和对比例1-2提供的多孔碳材料制备硅碳负极材料，其中，硅和多孔碳材料的质量比为1：9，然后再利用各组得到的硅碳负极材料组装纽扣式锂离子电池，除硅碳负极材料不同外，组装锂离子电池所用的其他原料均相同，其中，正极材料为磷酸铁锂电池，集流体为铝箔。组装完毕后测试各组锂离子电池的比容量和循环稳定性。
表2各组电池的电性能测试结果
从表2中的数据可以看出，利用本发明提供的多孔碳材料与硅复合制备得到硅碳负极材料，再利用该硅碳负极材料制备得到锂离子电池，其比容量能够达到350mAh/g以上，最高能够达到410mAh/g，循环50次后容量保持率在79％以上，最高能够到达87％。而利用对比例1和对比例2提供的多孔碳材料制备得到的锂离子电池，其比容量能够分别为295mAh/g和260mAh/g，循环50次后容量保持率分别为63％和60％。说明利用该多孔碳材料与硅进行复合得到的硅碳材料，可以容纳更多的硅原子，提高电极材料的容量，同时也有利于缓冲硅材料在充放电过程中引起的体积变化，使硅碳复合材料保持良好的稳定性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种石油焦基多孔碳材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将球磨后得到的石油焦与造孔剂的混合物进行煅烧，得到所述石油焦基多孔碳材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述造孔剂为氢氧化钾、磷酸或氯化锌，优选为氢氧化钾，所述石油焦与所述造孔剂的重量比为1：(1-5)。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，先将石油焦与氢氧化钾溶液混合均匀，经干燥后置于球磨机中球磨，然后再进行煅烧。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，球磨中采用的磨球为不同直径玛瑙球的组合，所述玛瑙球的直径分别为4-6mm、0.9-1.2cm和1.4-1.6cm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧的方法为：在惰性气氛下，先以2-7℃/min的升温速率升温至350-450℃煅烧1-3h，然后再以2-7℃/min的升温速率升温至850-950℃煅烧1-3h。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，煅烧结束后依次用酸溶液、醇溶液和去离子水进行清洗处理，经干燥后得到所述石油焦基多孔碳材料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述酸溶液为稀硝酸溶液或稀盐酸溶液，所述稀硝酸溶液的浓度为2.5-3.5mol/L，所述稀盐酸溶液的浓度为2.5-3.5mol/L。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述醇溶液为乙醇溶液或丙醇溶液，优选为乙醇溶液，所述乙醇溶液的浓度≥95％。
9.一种石油焦基多孔碳材料，其特征在于，利用权利要求1-8任一项所述的制备方法得到。
10.一种硅碳负极材料，其特征在于，利用硅与权利要求9所述的石油焦基多孔碳材料复合制备得到。
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CN (1) CN109037679A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110098380A (zh) * 2019-04-15 2019-08-06 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种锂离子电池硅基负极材料的制备方法
CN111384376A (zh) * 2018-12-29 2020-07-07 上海杉杉科技有限公司 硅碳负极材料及其制备方法、应用和制得的锂离子电池
CN114044516A (zh) * 2021-10-19 2022-02-15 惠州锂威新能源科技有限公司 一种硅碳负极材料及其制备方法、负极片以及二次电池

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103641114A (zh) * 2013-12-17 2014-03-19 中国科学院新疆理化技术研究所 以氧化锌和氧化铝为模板的石油焦基活性炭的制备和应用
CN108288690A (zh) * 2017-01-09 2018-07-17 溧阳天目先导电池材料科技有限公司 一种锂固态电池负极及其制备方法和应用

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103641114A (zh) * 2013-12-17 2014-03-19 中国科学院新疆理化技术研究所 以氧化锌和氧化铝为模板的石油焦基活性炭的制备和应用
CN108288690A (zh) * 2017-01-09 2018-07-17 溧阳天目先导电池材料科技有限公司 一种锂固态电池负极及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JOCELYN E. ZULIANI, ET AL.: "Exploring the effects of carbon meso-structure and macrostructure on the rate performance of porous carbon supercapacitors", 《J APPL ELECTROCHEM》 *
卢春兰: "碱活化法制备石油焦基活性炭及活化机理研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *
邢超: "重质炭源制备高附加值多孔炭用于超级电容器", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111384376A (zh) * 2018-12-29 2020-07-07 上海杉杉科技有限公司 硅碳负极材料及其制备方法、应用和制得的锂离子电池
CN110098380A (zh) * 2019-04-15 2019-08-06 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种锂离子电池硅基负极材料的制备方法
CN114044516A (zh) * 2021-10-19 2022-02-15 惠州锂威新能源科技有限公司 一种硅碳负极材料及其制备方法、负极片以及二次电池
CN114044516B (zh) * 2021-10-19 2024-01-16 惠州锂威新能源科技有限公司 一种硅碳负极材料及其制备方法、负极片以及二次电池

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