CN101461077A - 碳质阳极材料的制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

制造碳粒子的方法，包括选择前体材料、将所述前体材料粉碎、将所述前体材料稳定化、将所述前体材料碳化和将所述前体材料石墨化，其中前体材料具有大约5重量％至大约60重量％的挥发物含量。制造电极材料的方法，包括选择前体材料、将所述前体材料粉碎、将所述前体材料稳定化、将所述前体材料碳化和将所述前体材料石墨化，其中所述电极材料具有大约1微米至大约50微米的平均粒度、大于大约80重量％的固定碳含量并具有石墨结构。碳粒子，其具有大约1微米至大约50微米的平均粒度，大约0.1重量％至大约10重量％的稳定化程度，大于大约80重量％的固定碳含量和石墨结构。

Description

碳质阳极材料的制备方法和用途
对相关申请的交叉引用
无
关于联邦资助研究或开发的声明
无
技术领域
概括而言，本公开涉及碳质材料的制造方法。更具体地，本公开涉及用作电化学蓄电池中的阳极材料的碳粒子的制造方法。
背景技术
对电池性能的要求极大取决于它们的预期用途。例如，用在混合动力电动汽车中的电池可能需要非常长的寿命周期、低成本、高重量密度和高体积密度，而用于便携装置(例如手机和摄录机)的电池额外要求轻型。用于构造这类电池的材料在电池符合上述要求的能力中起到重要作用。
碳质材料，例如石墨粉，必须符合数个要求，以用作锂(Li)离子电池中的阳极材料。最重要的要求是在第一周期中的高库仑效率和在充/放电周期中的可逆容量。已经开发出许多制造具有上述特征的石墨粉的方法。例如，一些方法使用特殊类型的碳前体和/或粒子形式，如中间相石油、煤焦油沥青和珠粒或纤维。这些方法使用特殊类型的碳前体和/或粒子形式，通常在制造所需前体方面以及在控制形态和尺寸方面都是复杂的。制造所述石墨粉的另一些方法包括用无定形碳和旨在提高第一周期中的库仑效率的其它材料涂覆粒子，以改变碳粒子的规则表面。例如，通过涂覆粒子来进行的表面改性可以包括如化学气相沉积和沥青涂覆的方法。无论是使用特殊前体还是进行表面改性，这些方法都显著增加制造具有所需性质的石墨粉的成本。
因此，需要廉价的制造适合用作电池中的阳极材料的碳粒子的方法。
一些优选实施方案的概述
本文公开了制造碳粒子的方法，包括选择前体材料、将所述前体材料粉碎、将所述前体材料稳定化、将所述前体材料碳化和将所述前体材料石墨化，其中所述前体材料具有大约5重量％至大约60重量％的挥发物含量。
本文还公开了制造电极材料的方法，包括选择前体材料、将所述前体材料粉碎、将所述前体材料稳定化、将所述前体材料碳化和将所述前体材料石墨化，其中所述电极材料具有大约1微米至大约50微米的平均粒度、大于大约80重量％的固定碳含量，并具有石墨结构。
还公开了一种碳粒子，其具有大约1微米至大约50微米的平均粒度、大约0.1重量％至大约10重量％的稳定化程度、大于大约80重量％的固定碳含量，并具有石墨结构。
本文还公开了制造碳粒子的方法，包括选择前体材料、将所述前体材料粉碎、将所述前体材料稳定化和将所述前体材料石墨化，其中所述前体材料具有大约5重量％至大约60重量％的挥发物含量。
上述段落概述了本发明的特征和技术优点，以便更好地理解下列详述。下面描述本发明的其它特征和优点。本领域技术人员应该理解，所公开的概念和具体实施方案可容易地用作修改或设计用于实现本发明的相同目的的其它结构的基础。本领域技术人员还应该认识到，这类同等构造不背离如所附权利要求中所述的本发明的范围。
附图简述
关于本发明的优选实施方案的详述，参照附图。
图1是制造碳粒子的工艺流程图。
图2是容量和库仑效率与周期数之间关系的图。
优选实施方案详述
本文公开了适合用作Li离子电池中阳极材料的碳粒子的制造方法。本文所述的方法可以廉价地制造具有提高的初始库仑效率和在充/放电过程中的可逆容量的碳粒子。图1中所示的本方法的一个实施方案100至少包括前体选择、粉碎、稳定化、碳化和石墨化的步骤。要理解的是，这些工艺步骤独立地进行，因此这些步骤的任何组合都是可行的。或者，该方法可以以本文所述的次序进行。
根据某些实施方案，方法100始于步骤10中的前体选择。该前体可以是产生碳的烃。或者，该前体是下述产生碳的烃：其粒子在以大约1℃/分钟或更大的速率连续加热至高于大约200℃的温度时不会发泡或熔融。例如且非限制性地，该前体可以是生焦(例如未煅烧的石油或煤焦油焦)、高分子量沥青、高分子量焦油或其组合。这里，高分子量沥青或高分子量焦油是指具有分子量大于大约1000道尔顿的组分的沥青或焦油。
本文所用的“沥青”是指由有机材料的热解或焦油蒸馏产生的残留物，其在室温下是固体，并主要由芳烃和杂环化合物的复杂混合物构成。沥青可以由石油原料的聚合或缩合产生。根据沥青的结构，沥青可以是各向同性的或中间相，它们都适用在本公开中。本文所用的“焦炭”是指煤焦油焦和“石油焦”，或催化裂化中的缩合法中的热分解最终产物。由于焦炭是将高沸点烃加热至低于625℃的温度后留下的烃产物，其可能含有可能在后面在最高达1325℃的温度下的热处理过程中作为挥发物释放的烃。在某些实施方案中，前体材料包含未煅烧的石油焦或焦油焦，有时称作“生焦”。
在一个实施方案中，生焦可以进一步以大于大约5重量％(wt.％)至大约60重量％、或大于大约5重量％至大约40重量％的挥发物含量为特征。在此，“挥发物”是指将焦炭在无空气的情况下加热至大约950℃时馏出的焦炭部分，并由气体和低沸点有机化合物混合物构成，所述低沸点有机化合物在冷却时冷凝成油和焦油。该生焦的挥发物含量可以根据ISO9406：1995 Determination of Volatile Matter by Gravimetric Analysis(通过热重分析法测定挥发物)或ASTM D3175-02 Standard Test Method forVolatile Matter in the Analysis Sample of Coal and Coke(煤和焦炭的分析样品中挥发物的标准测试方法)测定。
这种生焦可以通过用于制造任何等级的焦炭的方法获得。例如且非限制性地，生焦可以通过用于制造燃料级、普通级或高级焦炭的方法获得。这类方法是本领域普通技术人员公知的。在一个实施方案中，使用已知用于制造燃料级、普通级或高级焦炭的任何原料制造具有所公开的特征的生焦。例如且非限制性地，焦化器进料可以由常压塔残留物、真空塔残留物、乙烯裂化器残留物、来自流体催化裂化器的倾析液/油浆、来自精炼来源的瓦斯油、来自精炼来源的其它残留物流或其组合构成。可以通过生焦制造法的变化来控制生焦的挥发物含量。根据公开范围内的挥发物含量改变生焦制造法的方法是本领域中已知的，并包括例如缩短焦化鼓装料时间或缩短热/浸泡时间。
在一个实施方案中，方法100继续进入程序20，在此将前体材料粉碎。前体材料可以通过与本公开的材料相容的任何方法粉碎，以制造平均粒度为大约0.1微米至大约50微米、或大约1微米至大约30微米、或大约1微米至大约15微米的粒子。平均粒度可以通过用于测定粒度的任何标准方法测定。这类方法是本领域普通技术人员已知的并包括，例如但不限于，使用金属网筛、光学显微术或单粒子光学传感测量法。在优选实施方案中，通过机械方法，例如研磨，将前体材料粉碎。
“研磨”在本文中是指大块固体的尺寸减小。合适的研磨法的实例包括但不限于冲击研磨、碾磨、空气喷射研磨、球磨、细介质研磨、和切碎。可以使用任何机械研磨法，只要有效实现所需的粒度降低即可。这些研磨法、条件和设备是本领域普通技术人员已知的。研磨成所公开的平均粒度的前体材料可以主要由粒状粒子构成。下文中，已经粉碎至所公开的范围的前体材料被称作“粉碎的粒子”。
再参看图1，方法100可以然后继续进入程序30，在此将粉碎的粒子稳定化。在优选实施方案中，通过热化学处理将粉碎的粒子稳定化。这类处理又称作稳定化处理，可以使用本领域普通技术人员已知的与本发明的材料相容的任何方法和任何条件进行。在一个实施方案中，稳定化处理包括将粒子在氧化剂存在下加热至大约250℃至大约350℃的温度。这是，氧化剂是指可以充当受电子体的化学品。氧化剂是本领域中公知的。适用于本发明中的这类试剂的实例包括但不限于空气、氧气、有机酸、无机酸、金属盐和氧化物，例如NaNO3；高价过渡金属氧化物，例如KMnO4、K2Cr2O7；或其组合。这些试剂可用于将氧合并到粉碎的粒子中，且氧合并的程度在本文中被称作稳定化程度。稳定化程度(即氧合并)可以通过已知用于评估氧合并到粒子中的程度的任何技术测定。例如，稳定化程度可以通过稳定化过程中的净增重测量。在一个实施方案中，稳定化过程中的净增重为大约0.1重量％至大约20重量％，优选大约0.1重量％至大约10重量％，更优选大约0.5重量％至大约3重量％。
在一些实施方案中，稳定化之后本发明的材料包括具有之前公开的平均尺寸的粉碎粒子、较大的粒子和硬附聚物。可以通过本领域中已知的传统分离方法从粉碎的粒子中分离出较大的粒子和硬附聚物。例如，可以通过经由具有所需筛目尺寸的细网筛分而从粉碎的粒子中分离出较大的粒子和硬附聚物。已经通过图1中程序30代表的步骤加工的粉碎的粒子在下文中被称作粉碎的稳定化粒子。
在某些实施方案中，方法100以程序40结束，且粉碎的稳定化粒子经过碳化和石墨化。碳化和石墨化都是热处理。碳化主要用于提高该材料的碳∶氢比率，而石墨化用于促进石墨晶体结构的形成。
可以通过与本发明的材料相容的任何方法将粉碎的稳定化粒子碳化和石墨化。在一个实施方案中，通过将粒子在惰性气氛中在在大约400℃至大约1500℃、或大约800℃至大约1100℃的温度加热足以获得大于大约80重量％的碳含量的时间，将粉碎的稳定化粒子碳化。碳化可以进行大约1分钟至大约4小时。惰性气氛可以包括但不限于氮气、氩气、氦气、一氧化碳、二氧化碳或其组合。粉碎的稳定化粒子在所公开的条件下的碳化可以产生固定碳含量为大约80重量％至大约98重量％、或大约85重量％至大约95重量％的粒子。已经如公开的那样经过碳化的粉碎的稳定化粒子在下文中被称作“粉碎的、稳定化的、碳化粒子”。
在优选实施方案中，将粉碎的、稳定化的、碳化粒子进一步石墨化。粉碎的、稳定化的、碳化粒子的石墨化可以在例如之前所述的惰性环境中在高于大约2000℃、或高于大约2500℃、或高于大约3000℃的温度下进行大约1分钟至大约2小时。本发明的粉碎的、稳定化的、碳化的和石墨化的粒子在本文中有时被称作“加工过的碳粒子”。
在一些实施方案中，碳化和石墨化后的本发明材料包括具有之前公开的平均尺寸的粉碎的、稳定化的、碳化的、石墨化粒子、较大的粒子和硬附聚物。可以如上所述使较大的粒子和硬附聚物与粉碎的、稳定化的、碳化的、石墨化粒子分离。
如本文公开制成的加工过的碳粒子可用于形成电极，例如电蓄电池或可充电电池的阳极材料。用于将本发明的加工过的碳粒子形成阳极的技术是本领域普通技术人员已知的。这类阳极可进一步用于构造可充电电池，包括锂离子电池。用于制造所述电池的技术也是本领域普通技术人员已知的。在一个实施方案中，制造电化学蓄电池的方法包括将本发明的加工过的碳粒子合并到电化学蓄电池的阳极的步骤。
在某些实施方案中，本文公开的方法可以产生具有一些或所有下列特征的已加工的碳粒子：平均粒度大约1微米至大约50微米，稳定化程度大约0.5重量％至大约10重量％，固定碳含量大于大约80重量％，和石墨结构。经过所公开的加工但没有上述全部特征的粒子可以进一步加工，以产生具有所公开的所有特征的粒子。进一步加工粒子以产生这些特征的方法是本领域普通技术人员已知的，并包括但不限于碳化和/或石墨化。
实施例
已经从总体上描述了本发明，下列实施例作为本发明的具体实施方案给出，并用于论证本发明的实践和优点。要理解的是，实施例仅作为示例给出，而不是要以任何方式限制本说明书或权利要求。
实施例1
此实施例显示了在稳定化步骤中使用固体硝酸盐作为氧化剂的效果。选择石油生焦作为前体材料。该石油焦具有大约71重量％的碳含量。碳含量是通过将石油焦在氮气中在1000℃加热2小时而测定的。在此实施例中，将生焦压碎并研磨成平均粒度为大约9微米的细粉(10％小于3微米，但90％小于14微米)。
将34克磨碎的石油焦粉与由0.75克LiNO3、10克去离子水和2克丙酮构成的硝酸锂(LiNO3)溶液混合。将所得混合物在真空下在40℃干燥。将所得粉末以1℃/分钟加热至250℃，并在250℃保持3小时，然后以1℃/分钟加热至300℃，并保持3小时，最后以3℃/分钟加热至1000℃，并在1000℃保持2小时。然后，将该材料以4℃/分钟冷却至室温。所有加热步骤都在氮气氛下进行。在此应指出，在此实施例中，稳定化步骤(温度低于300℃)和碳化步骤相继进行而不转移生焦。使用LiNO3作为氧化剂。
碳化粉末含有一些大的硬块或附聚物，通过经400目筛子筛分来将其除去。将留下的400目粉末在氩气(Ar)中在3000℃石墨化45分钟。然后如下所述作为锂离子电池的阳极材料测试所得石墨粉。
在钮扣电池中作为锂离子电池的阳极材料评测上述石墨粉，锂金属箔作为另一电极。用7重量％聚偏二氟乙烯(PVDF)的组合物将该粉末加工成铜基底上的薄膜。在制备电极时，首先将石墨粉和10重量％PVDF溶液在上述组合物中充分混合，以形成均匀浆料。使用手刮刀将所得浆料在铜箔上流延。然后将流延膜在热板上在110℃干燥30分钟，并然后用水力辊压机压至大约1.3克/立方厘米的密度。
从上述膜上冲出1.65平方厘米的圆盘，并用作用于电化学试验的钮扣电池中的阳极。另一电极是锂金属。使用毛玻璃(Whatman FG/B＊)和多孔聚乙烯膜(CellgaurdTM 2300)作为电极和Li金属箔之间的间隔器。将电极和间隔器都浸在1M LiPF6电解质中。电解质的溶剂由40重量％碳酸亚乙酯、30重量％碳酸二乙酯和30重量％碳酸二甲酯构成。该电池首先在1mA的恒电流下充电，直至电池电压达到0.0伏，并在0.0伏的恒电压下进一步充电1小时或直至电流降至低于50μA，然后在相同电流下放电直至电池电压达到2.0伏。记录充电和放电过程中通过的库仑数，并用于测定石墨粉的电容和各周期的库仑效率。所有试验都在室温(～23℃)下进行。第1和第5循环中的放电容量和库仑效率都列在表1中。
实施例2
此实施例类似于实施例1，不同的是使用硝酸钠作为氧化剂，并使用与实施例1相比相对较大的量。首先，将22.0克与实施例1相同的石油焦粉与由1.7克NaNO3、5克去离子水和2克丙酮构成的硝酸钠(NaNO3)溶液混合。按照与实施例1相同的方式将所得混合物干燥和热处理以便稳定化和碳化。
与实施例1相比，该碳化粉末含有较少的大附聚物。大附聚物也在石墨化之前通过经400目筛子筛分而除去。将400目粉末在与实施例1中相同的条件下石墨化，并按照与实施例1相同的方式测试所得石墨粉。试验结果列在表1中。此外，测试石墨粉的再充电能力超过5个周期。容量和库仑效率均绘制在图2中。
实施例3
此实施例在氧化剂和量方面类似于实施例2，不同的是平均粒度较大。在此实施例中使用与实施例1相同的石油生焦。首先，将石油焦喷射研磨至大约15微米的平均粒度(10％小于7微米且90％小于30微米)。将23.0克磨碎的石油焦粉末与由1.8克NaNO3、4克去离子水和2克丙酮构成的硝酸钠溶液混合。按照与实施例1中相同的方式将所得混合物干燥和热处理。
类似地，将所得粉末经400目筛子筛分以除去大附聚物。将400目粉末在Ar中在3000℃石墨化45分钟。按照与实施例1中相同的方式测试所得石墨粉。试验结果列在表中以便于比较。
实施例4
此实施例示范了在稳定化步骤中使用空气作为氧化剂。将100克与实施例3中给出的相同的磨碎石油焦粉铺在8”直径玻璃皿上，并在降低的气压(～-18”Hg)下以1℃/分钟加热至250℃并保持3小时，并以1℃/分钟加热至290℃并在290℃保持10小时。在降低的气压下的加热造成生焦粉氧化；因此，该生焦粒子变难熔，并且在后面的碳化和石墨化步骤过程中不熔。
然后将所得稳定化的焦粉以5℃/分钟加热至800℃，并在800℃保持2小时，然后在氮气氛中冷却至室温。然后将碳化粉末在氩气环境在3000℃石墨化45分钟。然后按照与实施例1相同的方式测试所得石墨粉，且试验结果也列在表1中。
实施例5
类似于实施例4，将100克与实施例1中相同的磨碎石油焦铺在8＂直径玻璃皿上，且对于所有步骤(稳定化、碳化和石墨化)，均按照与实施例4相同的方式热处理。石墨粉的试验结果也列在表1中。
对比例
对比例1
此实施例显示，可以用石油沥青涂覆生焦粉并然后热处理，以产生具有与实施例1类似的电化学性质的产物，但该途径更复杂。
在密封不锈钢容器中，将20克与实施例3中相同的石油焦粉分散在100克二甲苯中以形成溶液A，并在将溶液连续搅拌的同时加热至140℃。同时，将40克石油沥青溶解在40克二甲苯中以形成溶液B。也将溶液B加热至140℃，然后倒入溶液A中并充分混合。在连续搅拌溶液的同时，将所得溶液在180℃加热10分钟，然后冷却至室温。过滤分离所得固体粉末并用50毫升二甲苯洗涤两次，然后在真空下干燥。所得干粉重23.8克，在粉末中产生16％沥青。
将上述粉末铺在玻璃皿上(大约4英寸直径)，放在炉中，并在降低的气压(大约-15英寸Hg)下以下列次序加热：5℃/分钟至160℃，1℃/分钟至250℃并在250℃保持2小时，然后1℃/分钟至280℃，并在280℃保持8小时，然后冷却至环境温度。在加热过程中，空气中的氧气与涂覆的沥青反应。因此，碳粒子上的反应的沥青薄膜变难熔，并且也可以在后面的碳化和石墨化步骤过程中产生所需结晶结构。
将上述粉末装在管式炉中，并在氮气中在800℃加热2小时，然后冷却至室温(～22℃)。然后将所得粉末转移到感应炉中，并且在氩气中在3000℃加热45分钟，然后冷却至室温。按照与实施例1中相同的方式测试所得石墨粉，且试验结果列在表1中以便比较。
对比例2
此实施例显示了不同石油焦的影响。此实施例中所用的生石油焦含有大约92％碳含量，而实施例1中是71％。当这种石油焦粉在氮气中迅速加热时，其不会烧结或发泡。在此实施例中，将100克磨碎的石油焦粉(平均粒度大约8微米)铺在8”直径玻璃皿上，并在降低的气压(～-18”Hg)下以1℃/分钟加热至250℃并保持3小时，并以1℃/分钟加热至290℃并在290℃保持10小时。
然后将所得焦粉在氮气氛中以5℃/分钟加热至800℃，并在800℃保持2小时，然后冷却至室温。然后将碳化粉末在氩气氛下在3000℃石墨化45分钟。也按照与实施例1中相同的方式测试所得石墨粉，结果列在表1中。
对比例3
此实施例证实了使用实施例1中的石油生焦的稳定化步骤的优点。将100克与实施例1中相同的石油焦在氮气中以5℃/分钟加热至800℃，并在800℃保持2小时，然后冷却至室温。所得粉末烧结在一起。这种硬的烧结材料不能就这样使用，除非再将其研磨。因此，该材料不能作为粉末测试。
表1
Figure A200780021027D00151
表1中的试验结果清楚表明，根据本文公开的原理制成的石墨粉表现出良好的第一周期库仑效率和可逆容量。
尽管已经显示和描述了本发明的优选实施方案，但本领域技术人员可以在不偏离本发明保护范围的情况下对其进行修改。本文所述的实施方案仅是示例性而非限制性的。本文公开的本发明的许多变动和修改是可行的并且在本发明的范围内。例如，在明确指出数值范围或界限的情况下，这类明确范围或界限应该被理解为包括落在该明确指定的范围或界限内的类似量级的递增范围或界限(例如大约1至大约10包括2、3、4等；大于0.10包括0.11、0.12、0.13等)。关于权利要求的任何要素，术语“任选”的使用是指需要或不需要该要素；这两种选择都在本发明的范围内。包含性术语(例如包含、包括、具有等)的使用应该被理解为支持较窄的范围，如由......构成、基本由......构成、基本包含......等。
相应地，本发明的范围不受上文列出的描述的限制，而是仅受下列权利要求的限制，其范围包括权利要求的主题的所有对等物。各个和每个权利要求作为本发明的实施方案并入说明书中。因此，权利要求是进一步描述并且补充本发明的优选实施方案。本文的参考文献的论述并非承认其是本发明的在先技术，尤其是公开日可能晚于本申请的优先权日的任何参考文献。本文列举的所有专利、专利申请和出版物的公开内容经此引用并入本文，以致它们提供补充本文所述的那些的示例性、程序性和或其它细节。

Claims (25)

1.制造碳粒子的方法，包括：
(a)选择前体材料；
(b)将所述前体材料粉碎；
(c)将所述前体材料稳定化；
(d)将所述前体材料碳化；和
(e)将所述前体材料石墨化，
其中所述前体材料具有大约5重量％至大约60重量％的挥发物含量。
2.权利要求1的方法，其中前体材料具有大约5重量％至大约40重量％的挥发物含量。
3.权利要求1的方法，其中前体材料是产生碳的烃。
4.权利要求1的方法，其中前体材料是未煅烧的石油焦、未煅烧的煤焦油焦、高分子量沥青、高分子量焦油或其组合。
5.权利要求1的方法，其中前体材料是生焦。
6.权利要求5的方法，其中焦炭原料是常压塔残留物、真空塔残留物、乙烯裂化器残留物、来自流体催化裂化器的倾析液/油浆或其组合。
7.权利要求1的方法，其中将前体材料粉碎至大约1微米至大约50微米的平均粒度。
8.权利要求1的方法，其中将前体材料粉碎至大约1微米至大约30微米的平均粒度。
9.权利要求1的方法，其中将前体材料粉碎至大约1微米至大约15微米的平均粒度。
10.权利要求1的方法，其中前体材料的粉碎是通过机械研磨法进行的。
11.权利要求1的方法，其中稳定化处理包括在氧化剂存在下将前体材料加热。
12.权利要求11的方法，其中将前体材料加热至大约250℃至大约350℃的温度。
13.权利要求11的方法，其中氧化剂是空气、氧气、有机酸、无机酸、金属盐、金属氧化物、高价过渡金属氧化物或其组合。
14.权利要求1的方法，其中前体材料的稳定化程度为大约0.1重量％至大约20重量％。
15.权利要求14的方法啊，其中稳定化程度是作为前体材料在稳定化过程中的净增重测量的。
16.权利要求1的方法，进一步包括在稳定化后从前体材料中分离出较大粒子和硬附聚物。
17.权利要求1的方法，其中步骤(b)在步骤(a)和(c)之间进行。
18.权利要求1的方法，其中前体材料在惰性环境中在大约400℃至大约1500℃的温度下碳化。
19.权利要求1的方法，其中碳化产生了固定碳含量大于约80重量％的前体材料。
20.权利要求1的方法，其中在高于大约2000℃的温度将前体材料石墨化。
21.权利要求1的方法，其中步骤(d)和(e)在步骤(c)后进行。
22.权利要求1的方法，进一步包括在步骤(e)后从前体材料中分离出较大粒子和硬附聚物。
23.制造电极材料的方法，包括：
(a)选择前体材料；
(b)将所述前体材料粉碎；
(c)将所述前体材料稳定化；
(d)将所述前体材料碳化；和
(e)将所述前体材料石墨化，
其中所述电极材料具有大约1微米至大约50微米的平均粒度、大于大约80重量％的固定碳含量，并具有石墨结构。
24.一种碳粒子，其具有大约1微米至大约50微米的平均粒度、大约0.1重量％至大约10重量％的稳定化程度、大于大约80重量％的固定碳含量，并具有石墨结构。
25.制造碳粒子的方法，包括：
(a)选择前体材料；
(b)将所述前体材料粉碎；
(c)将所述前体材料稳定化；和
(d)将所述前体材料石墨化，
其中前体材料具有大约5重量％至大约60重量％的挥发物含量。
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