基于炭材料和沥青的钠离子电池负极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种基于炭材料和沥青的钠离子电池负极材料及其制备方法和应用，所述钠离子电池负极材料为表面包覆沥青基有序碳结构的形貌呈不规则块状或竖形通道状的复合碳材料。以炭材料和沥青为前驱体原料，经机械混合后在空气中热处理，使沥青熔化后包覆在炭材料表面，之后在惰性气氛下使沥青和炭材料同时发生碳化、裂解反应，得到结构为表面有序、内部无序的复合碳材料；其中，所述炭的种类包括木炭和竹炭，木炭包括白炭、黑炭、活性炭和机制炭中的一种或多种混合物，竹炭包括毛竹、淡竹、苦竹、雷竹和黄竹中的一种或多种碳化材料混合物，所述沥青为煤焦沥青、石油沥青和天然沥青中的一种或多种混合物。

Anode Materials for Sodium Ion Batteries Based on Carbon Material and Asphalt and Their Preparation and Application

The invention discloses a sodium ion battery anode material based on carbon material and asphalt and its preparation method and application. The sodium ion battery anode material is a composite carbon material with irregular block or vertical channel shape and ordered carbon structure coated with asphalt. Carbon and asphalt are used as precursor materials and heat treated in air after mechanical mixing to make asphalt melted and coated on the surface of carbon materials. Then, in inert atmosphere, both asphalt and carbon materials are carbonized and pyrolyzed at the same time, resulting in composite carbon materials with ordered surface and disordered interior structure. The types of carbon include charcoal and bamboo charcoal, and charcoal includes white charcoal, black. One or more mixtures of charcoal, activated carbon and mechanism charcoal, bamboo charcoal includes one or more mixtures of carbide materials of bamboo, light bamboo, bitter bamboo, Phyllostachys praecox and yellow bamboo. The asphalt is one or more mixtures of coal tar pitch, petroleum pitch and natural pitch.

【技术实现步骤摘要】
基于炭材料和沥青的钠离子电池负极材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及材料
，尤其涉及一种基于炭材料和沥青的钠离子电池负极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
随着化石燃料的逐渐耗竭与环境污染的日益加剧，开发利用新的能源载体越来越受到人们的重视。二次电池作为主要的化学储能设备，在此领域发挥着重要作用。用电力取代化石燃料成为交通工具的主要供能方式将大幅减少温室气体的排放。与风能、太阳能、地热能等可再生能源配置构建改进各种电网系统将大幅提高可再生能源的使用效率。钠离子电池以其钠资源丰富、分布广泛和成本低廉等优势弥补了锂离子电池资源稀缺、分布不均和成本较高的局限，于近年来受到了人们的普遍关注，并得到了广泛的研究。开发高性能的电极材料对实现钠离子电池的商业化至关重要。截至目前，一些正极材料的研发已基本满足应用的要求，但负极材料仍制约着钠离子电池的实用化。在已报道的钠离子电池负极材料中，无定型碳材料以其相对较低的储钠电位，较高的储钠容量和良好的循环稳定性等优点而成为最具应用前景的钠离子电池负极材料。制备无定型碳材料的前驱体可分为软碳和硬碳前驱体，前者价格低廉，在高温下可以完全石墨化，导电性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于炭材料和沥青的钠离子电池负极材料，其特征在于，所述钠离子电池负极材料为表面包覆沥青基有序碳结构的形貌呈不规则块状或竖形通道状的复合碳材料；以炭材料和沥青为前驱体原料，经机械混合后在空气中热处理，使沥青熔化后包覆在炭材料表面，之后在惰性气氛下使沥青和炭材料同时发生碳化、裂解制备而成；所述炭材料包括木炭和/或竹炭；所述木炭包括白炭、黑炭、活性炭和机制炭中的一种或多种混合物，所述竹炭包括毛竹、淡竹、苦竹、雷竹和黄竹的碳化材料中的一种或多种混合物；所述沥青为煤焦沥青、石油沥青和天然沥青中的一种或多种混合物；所述钠离子电池负极材料具有表面有序、内部无序的结构特征；其中，由所述木炭与沥青复合制...

【技术特征摘要】
1.一种基于炭材料和沥青的钠离子电池负极材料，其特征在于，所述钠离子电池负极材料为表面包覆沥青基有序碳结构的形貌呈不规则块状或竖形通道状的复合碳材料；以炭材料和沥青为前驱体原料，经机械混合后在空气中热处理，使沥青熔化后包覆在炭材料表面，之后在惰性气氛下使沥青和炭材料同时发生碳化、裂解制备而成；所述炭材料包括木炭和/或竹炭；所述木炭包括白炭、黑炭、活性炭和机制炭中的一种或多种混合物，所述竹炭包括毛竹、淡竹、苦竹、雷竹和黄竹的碳化材料中的一种或多种混合物；所述沥青为煤焦沥青、石油沥青和天然沥青中的一种或多种混合物；所述钠离子电池负极材料具有表面有序、内部无序的结构特征；其中，由所述木炭与沥青复合制备得到的形貌呈不规则块状的复合碳材料，尺寸在2-10微米之间，d002值在0.37-0.40nm之间，Lc值在1-4nm之间，La值在3-5nm之间；由所述木炭与沥青复合制备得到的形貌呈竖形通道状的复合碳材料，长度为5-30微米，管道孔径为2-3微米，d002值在0.36-0.38nm之间，Lc值在1-4nm之间，La值在3-5nm之间；由所述竹炭与沥青复合制备得到的形貌呈不规则块状的碳材料，尺寸在2-15微米之间，d002值在0.35-0.37nm之间，Lc值在1-4nm之间，La值在3-5nm之间。2.根据权利要求1所述的钠离子电池负极材料，其特征在于，所述炭材料与所述沥青的质量比为1:(0.05-0.2)。3.根据权利要求1所述的钠离子电池负极材料，其特征在于，所述木炭由铁木或硬质杂木经窑烧法制得，所述竹炭由毛竹经窑烧法制得。4.一种上述权利要求1-3任一所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆雅翔，容晓晖，秦东，唐堃，胡勇胜，陈立泉，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，北京中科海钠科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11