一种基于钙固硫策略的硫掺杂硬碳材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于杂原子掺杂碳材料制备技术领域，公开了一种基于钙固硫策略的硫掺杂硬碳材料及其制备和在钠离子电池负极材料中的应用。该制备方法包括步骤：将碳源、钙源和浓硫酸混合磺化，经高能振动球磨、碳化再酸洗得到高硫含量的硬碳材料。本发明专利技术发现，钙元素具有关键的固硫作用，当添加钙元素，所制硫掺杂碳材料的硫含量可达10％以上，而不添加钙元素，所制硫掺杂碳材料的硫含量低于5％。当用作钠离子电池负极材料，所制硫掺杂碳材料表现出大可逆容量、高首次库伦效率等优点。本发明专利技术所述硫掺杂硬碳材料制备工艺简单、原料廉价易得，具有规模化应用。规模化应用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于钙固硫策略的硫掺杂硬碳材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于杂原子掺杂碳材料制备
，特别涉及一种基于钙固硫策略的硫掺杂硬碳材料及其制备和在钠离子电池负极材料中的应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有大容量，高工作电压和长循环稳定性等优点，已经在便携式电子产品、电动汽车、大规模储能和智能电网等领域取得不可替代的应用。然而，锂的自然丰度较低，仅为0.0065％，难以支撑未来社会对锂离子电池的持续需求。同时，锂资源的过度开采可能在不久的将来引发锂短缺危机，导致其价格飞涨。因此，开发新型二次电池作为锂离子电池的替代品是非常必要的，已成为了国内外关注的热点。在众多新型二次电池中，钠离子电池以其高能量、低成本等优势，表现出出色的规模化应用前景。选择合适的负极材料是推动钠离子电池实现商业化的关键之一。
[0003]硬碳材料具有独特的涡轮层状结构，大层间距(通常大于0.37nm)，丰富的缺陷位点和发达的闭孔，非常适于储存钠离子，是当前钠离子电池的首选负极材料。但是，硬碳材料的容量依然较低(通常&;lt;350mAh本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于钙固硫策略的硫掺杂硬碳材料的制备方法，其特征在于包括以下操作步骤：将碳源、钙源和浓硫酸混合磺化，经高能振动球磨、碳化再酸洗得到基于钙固硫策略的硫掺杂硬碳材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述碳源为葡萄糖、葡萄糖酸钙、葡萄糖酸、葡萄糖酸镁、葡萄糖酸锌、葡萄糖酸钠、葡萄糖酸亚铁、蔗糖和淀粉中的一种或多种；所述钙源为葡萄糖酸钙、钙单质、硫酸钙、氯化钙、硝酸钙、柠檬酸钙、甲酸钙和硬脂酸钙中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述浓硫酸为质量分数98％的硫酸；所述磺化的工艺为：常温下将碳源、钙源与浓硫酸进行研磨，研磨均匀后放入烘箱干燥成固态，所述碳源、钙源、浓硫酸的比例为0.1
‑
1g:0.1
‑
1g:0.5
‑
4mL，所述干燥的温度为60
‑
200℃。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述球磨使用的高能球磨机的转速为1000
‑
1200rpm/min，球磨的时间为1
‑
48h，其中碳源、钙源、浓硫酸的总和与球磨珠的质量比为1:20
‑
1:100。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述碳化...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁梦，李争晖，段智华，邱国健，张明露，陈静旬，杨倩，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：