CN108923047B - 锂离子电池用中空炭纤维负极材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池用中空炭纤维负极材料及其制备方法和应用，该锂离子电池用炭纤维负极材料的微观形貌呈中空纤维状。制备方法包括（1）将生物质原材料浸入硝酸溶液中在60℃～90℃下进行脱木质素处理，得到悬浮液；（2）将所得悬浮液超声分散后过滤干燥，得到原生木质纤维，再在惰性气体保护下升温至700℃～1100℃进行热解炭化即得炭纤维负极材料。本发明的负极材料较好地保留了中空纤维状形貌，具有比容量大、倍率性能优异的特点。本发明的制备方法原材料来源丰富、环保可再生，可广泛应用于锂离子电池制备领域。

Description

锂离子电池用中空炭纤维负极材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明主要涉及锂离子电池材料领域，尤其涉及一种锂离子电池用中空炭纤维负极材料及其制备方法。
背景技术
近年来，手机、平板电脑、笔记本电脑等便携式电子产品的快速发展，以及新能源电动汽车的不断普及，对能量存储系统的需求在不断提高。锂离子电池作为新能源汽车的动力来源之一，已被列入我国《国家中长期科学和技术发展纲要》（2006-2020年）中。石墨作为锂离子电池负极材料，因其具有稳定性好、循环寿命长等优点，被广泛使用。然而，由于石墨的理论比容量仅为372 mAh/g，使石墨负极材料已无法满足对高能量密度和功率密度日益增长的需求。另外，大部分石墨负极材料都是通过天然矿产加工制得的，电动汽车的快速发展会导致石墨矿产资源的过度开采，使得石墨也将面临和石油等不可再生资源类似的窘境。从长远发展来看，作为大规模商业化的电动汽车用锂离子电池应该采用环保可再生、成本低廉、性能优异的负极材料。
生物质衍生炭材料作为一种环保可再生材料日渐受到广泛关注。生物质炭材料可由多种廉价的天然原材料热解而成，微观结构由石墨片层无序堆叠而成，平均层间距大于石墨，且其结构中含有一定数量的微孔。有研究人员尝试将生物质原材料直接热解得到炭负极材料，然而，该炭负极材料形貌不规整，难以完全发挥出应用于负极材料时的比容量大、倍率性能优异等特点。例如，公开号为CN107623105A的中国专利文献以生物废弃物（如芋头茎、稻壳等）为原料制备的炭负极材料，存在制备方法时间长、步骤繁琐等缺点，导致成本高，难以商业化，且该炭材料的颗粒尺寸大、形貌不规整，难以发挥生物质炭材料的优势。公开号为CN106948032A的中国专利文献以商用纤维素为原料，经过催化石墨化制备了炭纤维负极材料，该法制备的炭纤维负极材料存在纤维状形貌不明显、比容量小（368 mAh/g）等特点，难以真正取代现有的石墨负极材料。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可高效保留纤维状形貌、首次库伦效率高、比容量大的锂离子电池用中空炭纤维负极材料，还提供一种原料来源丰富、环保可再生、工艺过程简单、特别是能够高效保留纤维状形貌的锂离子电池用中空炭纤维负极材料的制备方法，并相应提供其应用。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种锂离子电池用中空炭纤维负极材料，所述锂离子电池用中空炭纤维负极材料的微观形貌呈中空纤维状，直径为1 μm～10 μm，所述锂离子电池用中空炭纤维负极材料在充放电流为50 mA/g的条件下，首次放电比容量为525 mAh/g～650 mAh/g，首次库伦效率为65%～85%。
作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种锂离子电池用中空炭纤维负极材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将生物质原材料浸入硝酸溶液中，在60 ℃～90 ℃下进行预处理，除去生物质原材料中的木质素、半纤维素和果胶成分，得到悬浮液；
（2）将步骤（1）所得悬浮液在水中超声分散后过滤干燥得到原生木质纤维，再在惰性气体保护下升温至700 ℃～1100 ℃进行热解炭化，冷却至室温，得到锂离子电池用中空炭纤维负极材料。
上述的锂离子电池用中空炭纤维负极材料的制备方法中，优选的，所述步骤（1）中，所述生物质原材料包括竹材和/或木材中的一种或几种；所述生物质原材料的质量与硝酸溶液的体积之比为5 g～15 g∶50 mL～150 mL，所述硝酸溶液的浓度为10%～40%。
上述的锂离子电池用中空炭纤维负极材料的制备方法中，优选的，所述步骤（1）中，所述生物质原材料在浸入硝酸溶液之前，先经过粉碎过筛，所述过筛为过40目～100目筛。
上述的锂离子电池用中空炭纤维负极材料的制备方法中，优选的，所述步骤（1）中，所述预处理的时间为0.5 h～5 h。
上述的锂离子电池用中空炭纤维负极材料的制备方法中，优选的，所述步骤（2）中，所述升温的速率为1 ℃/min～10 ℃/min，所述热解炭化的时间为1 h～3 h。
上述的锂离子电池用中空炭纤维负极材料的制备方法中，优选的，所述步骤（2）中，所述超声分散的时间为10 min～120 min。
作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的锂离子电池用中空炭纤维负极材料或者上述的制备方法制得的锂离子电池用中空炭纤维负极材料在制备锂离子电池中的应用。
上述的应用中，优选的，所述应用包括以下步骤：将锂离子电池用中空炭纤维负极材料、导电炭黑和粘结剂混合，将所得混合物加入N-甲基吡咯烷酮溶剂中搅拌，然后在铜箔上涂膜，制备负极电极片，再以金属锂片为对电极，以LiPF6的EC/DMC/EMC混合液为电解液，以Celgard2400聚丙烯薄膜为隔膜，组装成纽扣电池。
本发明的主要创新点在于：
1、申请人通过长期实验研究发现，现有技术中通常是将生物质原材料直接热解成生物质炭材料，然后应用于负极材料领域，然而，这样制备得到的生物质炭材料的首次比容量和倍率性能都一般，申请人发现生物质炭材料的形貌在这其中起到了重要影响作用，因此，申请人就这一技术问题进行了深入研究和开发。
2、本发明中的技术方案中在对生物质原材料进行热解之前，先进行了硝酸预处理，主要用于除去生物质原材料中的木质素、半纤维素和果胶等成分，获得了原生木质纤维，在这一基础上再进行热解，可得到中空纤维状形貌，使得到的中空炭纤维负极材料的首次放电比容量和倍率效率得到显著提高，与现有技术相比，具有突出的优势。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）本发明的锂离子电池用中空炭纤维负极材料的微观形貌呈中空纤维状，能够保留生物质原材料中的天然纤维状形貌，直径为1 μm ～10 μm，具有比石墨（372 mAh/g）更大的充放电比容量（如648.8 mAh/g），因锂离子电池用中空炭纤维负极材料具有独特的各向异性、快速的轴向电子传输和径向离子扩散特性，用作电极活性材料时将大幅度缩短锂离子迁移路径，锂离子可在其中快速穿梭，改善锂离子电池的倍率性能，比容量大且循环稳定性良好。
（2）本发明的锂离子电池用中空炭纤维负极材料的制备方法可消除生物质原材料中热解炭化后炭纤维的团聚现象，便于材料的后处理，由于生物质原材料中富含纤维素，具有发达的纤维结构，除去生物质原材料中的果胶、半纤维素和木质素，获得原生木质纤维，高温炭化后即可得到微米直径的锂离子电池用中空炭纤维负极材料，工艺简便易行，锂离子电池用中空炭纤维负极材料的原料来源广泛丰富、环保可再生，工艺过程简单且成本低。
附图说明
图1是本发明的流程示意图。
图2是本发明实施例1～4中锂离子电池用中空炭纤维负极材料的扫描电镜（SEM）图。
图3是本发明实施例1中锂离子电池用中空炭纤维负极材料的首次充放电曲线图。
图4是本发明实施例2中锂离子电池用中空炭纤维负极材料的首次充放电曲线图。
图5是本发明实施例3中锂离子电池用中空炭纤维负极材料的首次充放电曲线图。
图6是本发明实施例4中锂离子电池用中空炭纤维负极材料的首次充放电曲线图。
图7是本发明实施例1～4中锂离子电池用中空炭纤维负极材料的倍率性能图。
图8是本发明实施例1～4中锂离子电池用中空炭纤维负极材料的XRD图和Raman图。
图9是本发明对比例1中炭材料的扫描电镜（SEM）图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。
一种锂离子电池用中空炭纤维负极材料，锂离子电池用中空炭纤维负极材料的微观形貌呈中空纤维状，直径为1 μm～10 μm。锂离子电池用中空炭纤维负极材料在充放电流为50 mA/g的条件下，首次放电比容量为525 mAh/g～650 mAh/g，首次库伦效率为65 %～85%。
如图1所示，一种锂离子电池用中空炭纤维负极材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将生物质原材料浸入硝酸溶液中，在60 ℃～90 ℃下进行预处理，除去生物质原材料中的木质素、半纤维素和果胶成分，得到悬浮液；
（2）将步骤（1）所得悬浮液在水中超声分散后过滤干燥得到原生木质纤维，再在惰性气体保护下升温至700 ℃～1100 ℃进行热解炭化，冷却至室温，得到锂离子电池用中空炭纤维负极材料。
上述步骤（1）中，优选的，所述生物质原材料包括木材和/或竹材；所述生物质原材料的质量与硝酸溶液的体积之比为5 g～15g∶50 mL～150 mL，所述硝酸溶液的浓度为10 %～40 %。生物质原材料在浸入硝酸溶液之前，先经过粉碎过筛，所述过筛为过40目～100目筛。预处理的时间为0.5 h～5 h。
上述步骤（2）中，优选的，所述升温的速率为1 ℃/min～10 ℃/min，所述热解炭化的时间为1 h～3 h。超声分散的时间为10 min～120 min。
本发明的制备方法可消除生物质原材料热解炭化后炭纤维的团聚现象，便于材料的后处理，由于生物质原材料中富含纤维素，具有发达的纤维结构，除去生物质原材料中的果胶、半纤维素和木质素，获得原生木质纤维，高温炭化后即可得到微米直径的锂离子电池用中空炭纤维负极材料，工艺简便易行，锂离子电池用中空炭纤维负极材料的原料来源广泛丰富、环保可再生，工艺过程简单且成本低。
实施例1：
一种本发明的锂离子电池用中空炭纤维负极材料，负极材料的微观形貌呈纤维状，中空炭纤维的直径为1 μm～10 μm。在充放电流为50 mA/g时，首次放电比容量达639.6mAh/g，充电比容量为422.4 mAh/g，首次库伦效率为66.0 %。一种本实施例的锂离子电池用中空炭纤维负极材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将毛竹去掉竹青后，粉碎过40目筛，称取5 g竹粉加入到70 mL质量浓度为30%的硝酸中，在80 ℃中搅拌3 h，以除去木质素、半纤维素和果胶等成分。待反应结束后，冷却至室温，得到金黄色悬浮液。
（2）将所得金黄色悬浮液在水中超声分散30 min后过滤干燥得到原生木质纤维，再放入通氩气的管式炉中进行热解炭化，以10 ℃/min升温至1000 ℃并保温1 h。热解炭化后，冷却至室温，得到锂离子电池用中空炭纤维负极材料。
本实施例制备的锂离子电池用中空炭纤维负极材料的扫描电镜图如图2所示，可以看出，负极材料的微观形貌呈中空纤维状，直径为1 μm～10 μm范围内，平均直径在3 μm左右，且尺寸分布较均匀。中空纤维状的微观形貌有利于锂离子的存储和快速迁移，在后续将其应用于锂离子电池中提高锂离子电池的充放电容量和倍率性能。
一种本实施例制备的锂离子电池用中空炭纤维负极材料的应用，包括以下步骤：
取本实施例制得的0.32 g锂离子电池用中空炭纤维负极材料粉末，与导电炭黑、粘结剂（PVDF）混合，中空炭纤维负极材料、导电炭黑、粘结剂的质量比为8∶1∶1，然后将所得混合物加入N-甲基吡咯烷酮溶剂中搅拌6h，随后在铜箔上涂膜，制备负极电极片；再以金属锂片为对电极、LiPF6的EC/DMC/EMC（即碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯/碳酸甲乙酯）混合液为电解液，电解液中，LiPF6的浓度为1mol/L，EC∶DMC∶EMC的质量比为1∶1∶1，以Celgard2400聚丙烯薄膜为隔膜，组装成纽扣电池。测得本实施例的锂离子电池用中空炭纤维负极材料在充放电流为50 mA/g时，首次放电比容量为639.6 mAh/g，充电比容量为422.4 mAh/g，首次库伦效率为66.0%。首次充放电曲线如图3所示，可以看出充电曲线与放电曲线之间的电压滞后效应较小，倍率性能如图7所示，可满足锂离子电池对高电压和高能量密度的需求。
实施例2：
一种本实施例的锂离子电池用中空炭纤维负极材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将松木粉碎过40目筛，称取10 g加入到120 mL质量浓度为30%的硝酸中，在80℃中搅拌3 h，以除去木质素、半纤维素和果胶等成分。待反应结束后，冷却至室温，得到金黄色悬浮液。
（2）将所得金黄色悬浮液在水中超声分散30 min后过滤干燥得到原生木质纤维，再放入通氩气的管式炉中进行热解炭化，以10 ℃/min升温至1000 ℃并保温1 h。热解炭化后，冷却至室温，得到粉末状的锂离子电池用中空炭纤维负极材料，微观形貌中空呈纤维状。
按实施例1中应用方案组装纽扣电池，测得本实施例制备的中空炭纤维负极材料在充放电流为50 mA/g的条件下首次放电比容量为648.8 mAh/g，充电比容量为437.7 mAh/g，首次库伦效率为67.5%。首次充放电曲线如图4所示，可以看出充电曲线与放电曲线之间的电压滞后效应较小，倍率性能如图7所示，可满足锂离子电池对高电压和高能量密度的需求。
实施例3：
一种本实施例的锂离子电池用中空炭纤维负极材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将杨木粉碎过40目筛，称取10 g加入到100 mL质量浓度为25 %的硝酸中，在80℃中搅拌3 h，以除去木质素、半纤维素和果胶等成分。待反应结束后，冷却至室温，得到金黄色悬浮液。
（2）将所得金黄色悬浮液在水中超声分散30 min后过滤干燥得到原生木质纤维，再放入通氩气的管式炉中进行热解炭化，以10 ℃/min升温至1000 ℃并保温1 h。热解炭化后，冷却至室温，得到粉末状的锂离子电池用中空炭纤维负极材料，微观形貌中空呈纤维状。
按实施例1的应用方法组装纽扣电池，测得本实施例制备的中空炭纤维负极材料在充放电流为50 mA/g的条件下首次放电比容量为620.8 mAh/g，充电比容量为418.5 mAh/g，首次库伦效率为67.4%。首次充放电曲线如图5所示，可以看出充电曲线与放电曲线之间的电压滞后效应较小，倍率性能如图7所示，可满足锂离子电池对高电压和高能量密度的需求。
实施例4：
一种本实施例的锂离子电池用中空炭纤维负极材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将桐木粉碎过40目筛，称取12 g加入到150 mL质量浓度为35%的硝酸中，在80℃中搅拌3 h，以除去木质素、半纤维素和果胶等成分。待反应结束后，冷却至室温，得到金黄色悬浮液。
（2）将所得金黄色悬浮液在水中超声分散30 min后过滤干燥得到原生木质纤维，再放入通氩气的管式炉中进行热解炭化，以10 ℃/min升温至1000 ℃并保温1 h。热解炭化后，冷却至室温，得到粉末状的锂离子电池用中空炭纤维负极材料，微观形貌中空呈纤维状。
按实施例1的应用方法组装成纽扣电池，测得本发明制备的中空炭纤维负极材料在充放电流为50 mA/g的条件下首次放电比容量为632 mAh/g，充电比容量为428 mAh/g，首次库伦效率为67.7%。首次充放电曲线如图6所示，可以看出充电曲线与放电曲线之间的电压滞后效应较小，倍率性能如图7所示，可满足锂离子电池对高电压和高能量密度的需求。
图2是本发明实施例1～4中锂离子电池用中空炭纤维负极材料的扫描电镜（SEM）图，其中，a、b是实施例1，图c、d是实施例2，图e、f是实施例3，图g、h是实施例4，从图中可看出，本发明所得中空炭纤维负极材料微观形貌中空呈纤维状。
图8是本发明实施例1～4中锂离子电池用中空炭纤维负极材料的XRD图和Raman图，其中，a为XRD图，b为Raman图（拉曼图），从图中可看出得到的中空炭纤维均为无定形碳结构。
实施例5：
一种本实施例的锂离子电池用中空炭纤维负极材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将杉木粉碎过40目筛，称取8 g加入到100 mL质量浓度为20%的硝酸中，在80℃中搅拌3 h，以除去木质素、半纤维素和果胶等成分。待反应结束后，冷却至室温，得到金黄色悬浮液。
（2）将所得金黄色悬浮液在水中超声分散30 min后过滤干燥得到原生木质纤维，再放入通氩气的管式炉中进行热解炭化，以10 ℃/min升温至1000 ℃并保温1 h。热解炭化后，冷却至室温，得到粉末状的锂离子电池用中空炭纤维负极材料，微观形貌中空呈纤维状。
按实施例1的应用方法组装成纽扣电池，测得本实施例制备的中空炭纤维负极材料在充放电流为50 mA/g的条件下首次放电比容量为528.4 mAh/g，充电比容量为410.6mAh/g，首次库伦效率为77.7%。
实施例6：
一种本实施例的锂离子电池用中空炭纤维负极材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将毛竹粉碎过40目筛，称取15 g加入到150 mL质量浓度为30%的硝酸中，在80℃中搅拌3 h，以除去木质素、半纤维素和果胶等成分。待反应结束后，冷却至室温，得到金黄色悬浮液。
（2）将所得金黄色悬浮液在水中超声分散30 min后过滤干燥得到原生木质纤维，再放入通氩气的管式炉中进行热解炭化，以10 ℃/min升温至1000 ℃并保温2 h。热解炭化后，冷却至室温，得到粉末状的锂离子电池用中空炭纤维负极材料，微观形貌中空呈纤维状。
按实施例1的应用方法组装成纽扣电池，测得本实施例制备的中空炭纤维负极材料在充放电流为50 mA/g的条件下次首次放电比容量为548.4 mAh/g，充电比容量为461.7mAh/g，首次库伦效率为84.2%。
实施例7：
一种本实施例的锂离子电池用中空炭纤维负极材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将毛竹粉碎过40目筛，称取15 g加入到150 mL质量浓度为30%的硝酸中，在80℃中搅拌3 h，以除去木质素、半纤维素和果胶等成分。待反应结束后，冷却至室温，得到金黄色悬浮液。
（2）将所得金黄色悬浮液在水中超声分散30 min后过滤干燥得到原生木质纤维，再放入通氩气的管式炉中进行热解炭化，以10 ℃/min升温至800 ℃并保温1 h。热解炭化后，冷却至室温，得到粉末状的锂离子电池用中空炭纤维负极材料，微观形貌中空呈纤维状。
按实施例1的应用方法组装成纽扣电池，测得本实施例制备的中空炭纤维负极材料在充放电流为50 mA/g的条件下首次放电比容量为575.6 mAh/g，充电比容量为428.7mAh/g，首次库伦效率为74.5%。
实施例8：
一种本实施例的锂离子电池用中空炭纤维负极材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将松木粉碎过40目筛，称取15 g加入到150 mL质量浓度为30%的硝酸中，在80℃中搅拌3 h，以除去木质素、半纤维素和果胶等成分。待反应结束后，冷却至室温，得到金黄色悬浮液。
（2）将所得金黄色悬浮液在水中超声分散30 min后过滤干燥得到原生木质纤维，再放入通氩气的管式炉中进行热解炭化，以10 ℃/min升温至900 ℃并保温1 h。热解炭化后，冷却至室温，得到粉末状的锂离子电池用中空炭纤维负极材料，微观形貌中空呈纤维状。
按实施例1的应用方法组装成纽扣电池，测得本实施例制备的中空炭纤维负极材料在充放电流为50 mA/g的条件下首次放电比容量为558.3 mAh/g，充电比容量为432.7mAh/g，首次库伦效率为77.5%。
对比例1 无硝酸预处理
一种锂离子电池用生物质炭负极材料的制备方法，包括以下步骤：
将毛竹去掉竹青后粉碎过40目筛，称取5 g竹粉放入通氩气的管式炉中进行热解炭化，以10 ℃/min升温至1000 ℃并保温1 h。冷却至室温后，得到粉末状的炭材料。本对比例制备的炭材料的扫描电镜图如图9所示，可以看出，该材料基本由为形貌不规则的块状颗粒组成，无明显纤维形貌。
按实施例1的应用方法组装成纽扣电池，测得该负极材料在充放电流为50 mA/g的条件下首次放电比容量仅为453.6 mAh/g，首次库伦效率为60.9%，低于其它实施例所得中空炭纤维负极材料的比容量数据。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种锂离子电池用中空炭纤维负极材料，其特征在于，所述锂离子电池用中空炭纤维负极材料的微观形貌呈中空纤维状，直径为1 μm～10 μm，所述锂离子电池用中空炭纤维负极材料在充放电流为50 mA/g的条件下，首次放电比容量为525 mAh/g～660 mAh/g，首次库伦效率为65 %～85 %；
所述锂离子电池用中空炭纤维负极材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将生物质原材料浸入硝酸溶液中，在60 ℃～90 ℃下进行预处理，除去生物质原材料中的木质素、半纤维素和果胶成分，得到悬浮液；
（2）将步骤（1）所得悬浮液在水中超声分散后过滤干燥得到原生木质纤维，再将干燥后的原生木质纤维在惰性气体保护下升温至700 ℃～1100 ℃进行热解炭化，冷却至室温，得到锂离子电池用中空炭纤维负极材料；
所述步骤（1）中，所述生物质原材料为木材和/或竹材，所述生物质原材料的质量与硝酸溶液的体积之比为5 g～15 g∶50 mL～150 mL，所述硝酸溶液的浓度为10 %～40 %。
2.一种锂离子电池用中空炭纤维负极材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将生物质原材料浸入硝酸溶液中，在60 ℃～90 ℃下进行预处理，除去生物质原材料中的木质素、半纤维素和果胶成分，得到悬浮液；
（2）将步骤（1）所得悬浮液在水中超声分散后过滤干燥得到原生木质纤维，再将干燥后的原生木质纤维在惰性气体保护下升温至700 ℃～1100 ℃进行热解炭化，冷却至室温，得到锂离子电池用中空炭纤维负极材料；
所述步骤（1）中，所述生物质原材料为木材和/或竹材，所述生物质原材料的质量与硝酸溶液的体积之比为5 g～15 g∶50 mL～150 mL，所述硝酸溶液的浓度为10 %～40 %。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池用中空炭纤维负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述生物质原材料在浸入硝酸溶液之前，先经过粉碎过筛，所述过筛为过40目～100目筛。
4.根据权利要求2所述的锂离子电池用中空炭纤维负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述预处理的时间为0.5 h～5 h。
5.根据权利要求2～4中任一项所述的锂离子电池用中空炭纤维负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述升温的速率为1 ℃/min～10 ℃/min，所述热解炭化的时间为1 h～3 h。
6.根据权利要求2～4中任一项所述的锂离子电池用中空炭纤维负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述超声分散的时间为10 min～120 min。
7.一种如权利要求1所述的锂离子电池用中空炭纤维负极材料或者如权利要求2～6中任一项所述的制备方法制得的锂离子电池用中空炭纤维负极材料在制备锂离子电池中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述应用包括以下步骤：将锂离子电池用中空炭纤维负极材料、导电炭黑和粘结剂混合，将所得混合物加入N-甲基吡咯烷酮溶剂中搅拌，然后在铜箔上涂膜，制备负极电极片，再以金属锂片为对电极，以LiPF6的EC/DMC/EMC混合液为电解液，以Celgard2400聚丙烯薄膜为隔膜，组装成纽扣电池。
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