一种分级多孔硬碳的制备方法及硬碳和应用与负极和电极技术

本发明专利技术涉及一种分级多孔硬碳的制备方法及其在钠离子电池中的应用，以琼脂糖和多种模板剂以凝胶态共混作为碳前驱体，再经过

【技术实现步骤摘要】
一种分级多孔硬碳的制备方法及硬碳和应用与负极和电极


[0001]本专利技术涉及钠离子电池负极材料领域，特别涉及一种分级多孔硬碳的制备方法及其在钠离子电池中的应用。

技术介绍

[0002]近年来，为满足社会经济的快速发展对能源的巨大需求，风能、太阳能等清洁能源发展迅速，然而风、光发电弃风、弃光量大，具有不连续、不稳定等特点，在大规模并网中会引起安全性问题，大规模储能技术可实现电力系统的持续、稳定输出。在大规模储能技术中，钠离子电池由于钠资源丰富、成本低廉、性能高，发挥着越来越重要的作用。在目前文献报道的钠离子电池负极材料中，硬碳材料因其来源广泛、价格低廉、化学稳定性好、电子导电性好等优点，是最具应用前景的大规模储能负极材料。然而，硬碳材料作为负极材料，面临着不可逆容量损失大、倍率性能较差等问题。而构建多孔结构是一种有效的提高倍率性能的方法。
[0003]多孔碳特别是杂原子掺杂多孔碳作为钠离子电池负极材料有很多优点:1.多孔碳具有发达孔隙，比表面积大，内部存在丰富的缺陷位可作为储钠活性位点，为电化学反应提供了更多的反应位点，储钠容量高。2.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔硬碳的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)于水中加入琼脂糖，以及2种不同尺寸规格的非水溶性模板剂、或1种以上非水溶性模板剂和1种以上水溶性模板剂，在70
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95℃加热搅拌1
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2h至琼脂糖溶解形成混合物前驱体，其中琼脂糖和模板剂质量之和与水的用量比为30
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150mg/ml，优选100
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150mg/ml；所述琼脂糖和模板剂的质量比为1:(0.05～1.2)，优选1:(0.8～1.1)；2)将步骤1)的混合物前驱体边搅拌边冷却到20
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30℃，形成凝胶态混合物，然后继续搅拌6
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8h至形成均匀的混合物；3)将步骤2)得到的均匀的混合物在真空条件下冷冻干燥得到多孔硬碳前驱体；4)将多孔硬碳前驱体在惰性气氛保护下升温至1200
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1400℃，烧结2
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4h，冷却至20
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50℃、研磨后得到多孔硬碳的中间产物；从室温至烧结温度升温速度2
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10℃/min；5)将步骤4)得到的产物置于酸性水溶液中搅拌2
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8h，后经离心、洗涤、干燥，得到最终分级多孔硬碳3DPHC，酸性水溶液的浓度为1.0
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3.0mol/L。2.根据权利要求1所述的多孔硬碳的制备方法，其特征在于，非水溶性模板剂为草酸锌、二氧化硅、氧化镁、氧化锌、氯化铋、聚苯乙烯微球中的一种或二种以上，粒径20
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100nm。3.根据权利要求1或2所述的多孔硬碳的制备方法，其特征在于，制备分级孔径的多孔硬碳的方法为，于步骤1)中水中加入2种以上不同的模板；2种不同的模板可为下述二类模板剂之一，第一类，于步骤1)中水中加入2种以上不同尺寸规格的相同或不同材料构成的非水溶性模板剂；不同尺寸规格是指所加入的2种以上非水溶性模板剂分别具有20
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50nm颗粒粒径、大于50到100nm颗粒粒径；第二类，于步骤1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑琼，李先锋，万意，张华民，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：