一种以柏木为原料制备钠离子电池负极材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种以柏木为原料制备钠离子电池负极材料的方法，涉及钠离子电池负极材料技术领域，采用的方案步骤为：柏树木材的选取；去皮和切片；薄木片的烘干；碱液浸泡处理；烘干机烘干操作；炭化处理；酸洗操作；研磨机研磨和烘干，本发明专利技术技术方案对所需的木片材料使用碱液浸泡和酸洗操作，酸洗的效果为除去其中的非金属元素杂质，本发明专利技术提供的以柏木为原料制备的钠离子电池负极材料，克服了传统方法制备人造石墨的石墨化度不高，比容量不高，压实密度不高，制备工艺繁琐等缺点；本发明专利技术制备的钠离子电池以柏木为原材料，石墨化度高，且电化学性能表现优异，生产流程简单，易于工业化，本发明专利技术适用于制备钠离子电池负极材料领域。本发明专利技术适用于制备钠离子电池负极材料领域。本发明专利技术适用于制备钠离子电池负极材料领域。

【技术实现步骤摘要】
一种以柏木为原料制备钠离子电池负极材料的方法


[0001]本专利技术涉及钠离子电池负极材料
，具体为一种以柏木为原料制备钠离子电池负极材料的方法。

技术介绍

[0002]随着人类工业化进程的推进，对传统的化石能源的消耗逐渐增多，环境污染、能源短缺问题日益凸显已经严重影响人类生存，在这种形势下，锂离子电池作为一类具有高能量密度的储能技术，已经被广泛应用于电动汽车和智能电网等大规模化储能体系中，但其高昂的制造成本和锂资源的匮乏等问题使其无法同时满足未来发展的需求，寻找价格低廉，循环性能稳定的二次电池作为锂离子电池的替代品逐渐成为解决问题的共识。
[0003]相比锂，钠元素化学性质与其相近且资源丰富价格低廉,因此钠离子电池可作为锂离子电池规模化储能的替代品，但因钠离子半径大于石墨层间距，导致石墨负极材料无法在钠离子电池中得到沿用。因此高性能钠离子负极材料的开发正成为现阶段的研究热点，有研究表明硬碳因其优异性能及低成本而成为钠离子电池极其优异的负极材料，自然界中的来源广泛的生物质碳材料属于硬炭的一种，其微观结构中包含，随机分布的小石墨化碎片和分级孔结构组成的非晶态碳，具有良好的几何形状、稳定性、安全性和导电性，可用作钠离子电池负极材料，质地坚硬的针叶木材不具有导管，且大部分不含树脂道，微观结构比较简单，选择柏木进行处理来制备高能量密度的钠离子电池负极材料，显得尤为重要，为此，我们提出了一种以柏木为原料制备钠离子电池负极材料的方法来解决上述问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种以柏木为原料制备钠离子电池负极材料的方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种以柏木为原料制备钠离子电池负极材料的方法，包括以下步骤：S1、柏树木材的选取：选取新鲜的柏树木材20根，要求其直径大于5厘米，小于10厘米，长度为30厘米；S2、去皮和切片：将步骤S1选取的木材，进行去皮和切片操作；S3、薄木片的烘干：将步骤S2得到薄木片使用烘干机烘干；S4、碱液浸泡处理：将步骤S3得到的木片使用碱液浸泡；S5、烘干机烘干操作：将步骤S4得到的木片使用烘干机烘干；S6、炭化处理：将步骤S5得到的木片进行炭化处理；S7、酸洗操作：将步骤S6得到的木片进行酸洗；S8、研磨机研磨和烘干：将步骤S7得到的物质直接用研磨机研磨，然后进行烘干。
[0006]进一步优化本技术方案，所述步骤S1中所选材料尽量表面光洁。
[0007]进一步优化本技术方案，所述步骤S2选取的木材，去皮，使用电锯加工成厚度0.5
厘米的薄木片。
[0008]进一步优化本技术方案，所述步骤S3中木片需要在在100℃条件下，烘干10小时。
[0009]进一步优化本技术方案，所述步骤S4要使用0.2mol
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L
‑1NaOH浸泡24小时。
[0010]进一步优化本技术方案，所述步骤S5使用烘干机在110℃条件下，烘干24小时。
[0011]进一步优化本技术方案，所述步骤S6中在进行炭化操作时，在1500℃，氮气保护气氛下，炭化时间2小时，然后冷却直至室温。
[0012]进一步优化本技术方案，所述步骤S7炭化后的产物，压碎后，使用0.1mol
·
L
‑1HCl酸洗，并用滤纸过滤，至滤液呈中性。
[0013]进一步优化本技术方案，所述步骤S8研磨后粒度：D10为5μm
‑
7μm，D50为14μm
‑
16μm，D90为25μm
‑
30μm，D100为≤45μm，烘干后全水分＜1%。
[0014]进一步优化本技术方案，制备得到的钠离子电池负极材料其首次放电比容量330mAh
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g
‑1，首效89%，循环100圈后，其容量保持率约为98%。
[0015]有益效果与现有技术相比，本专利技术提供了一种以柏木为原料制备钠离子电池负极材料的方法，具备以下有益效果：1、该以柏木为原料制备钠离子电池负极材料的方法，本专利技术技术方案对所需的木片材料使用碱液浸泡和酸洗操作，酸洗的效果为除去其中的非金属元素杂质，本专利技术提供的以柏木为原料制备的钠离子电池负极材料，克服了传统方法制备人造石墨的石墨化度不高，比容量不高，压实密度不高，制备工艺繁琐等缺点。
[0016]2、该以柏木为原料制备钠离子电池负极材料的方法，本专利技术制备的钠离子电池以柏木为原材料，石墨化度高，压实密度高，且电化学性能表现优异，本专利技术提供的钠离子电池负极材料适用于容量型钠离子电池，且生产流程简单，易于工业化。
附图说明
[0017]图1为本专利技术提出的一种以柏木为原料制备钠离子电池负极材料的方法的流程示意图。
具体实施方式
[0018]下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]实施例一：请参考图1所示，本专利技术公开了一种以柏木为原料制备钠离子电池负极材料的方法，包括以下步骤：S1、柏树木材的选取：选取新鲜的柏树木材20根，要求其直径大于5厘米，小于10厘米，长度为30厘米，所选的柏树木材尽量表面光洁；S2、去皮和切片：将步骤S1选取的木材，进行去皮和切片操作，选取的木材，去皮，使用电锯加工成厚度0.5厘米的薄木片；S3、薄木片的烘干：将步骤S2得到薄木片使用烘干机烘干，木片需要在在100℃条
件下，烘干10小时；S4、碱液浸泡处理：将步骤S3得到的木片使用碱液浸泡，要使用0.2mol
·
L
‑1NaOH浸泡24小时；S5、烘干机烘干操作：将步骤S4得到的木片使用烘干机烘干，使用烘干机在110℃条件下，烘干24小时；S6、炭化处理：将步骤S5得到的木片进行炭化处理，在进行炭化操作时，在1500℃，氮气保护气氛下，炭化时间2小时，然后冷却直至室温；S7、酸洗操作：将步骤S6得到的木片进行酸洗，炭化后的产物，压碎后，使用0.1mol
·
L
‑1HCl酸洗，并用滤纸过滤，至滤液呈中性；S8、研磨机研磨和烘干：将步骤S7得到的物质直接用研磨机研磨，然后进行烘干，研磨后粒度：D10为6μm，D50为16μm，D90为28μm，D100为45μm，烘干后全水分＜1%，制备得到的钠离子电池负极材料其首次放电比容量330mAh
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g
‑1，首效89%，循环100圈后，其容量保持率约为98%。
[0020]实施例二：请参考图1所示，本专利技术公开了一种以柏木为原料制备钠离子电池负极材料的方法，包括以下步骤：S1、柏树木材的选取：选取新鲜的柏树木材20根，要求其直径大于5厘米，小于10厘米，长度为30厘米，所选的柏树木材尽量表面光洁；S2、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以柏木为原料制备钠离子电池负极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、柏树木材的选取：选取新鲜的柏树木材20根，要求其直径大于5厘米，小于10厘米，长度为30厘米；S2、去皮和切片：将步骤S1选取的木材，进行去皮和切片操作；S3、薄木片的烘干：将步骤S2得到薄木片使用烘干机烘干；S4、碱液浸泡处理：将步骤S3得到的木片使用碱液浸泡；S5、烘干机烘干操作：将步骤S4得到的木片使用烘干机烘干；S6、炭化处理：将步骤S5得到的木片进行炭化处理；S7、酸洗操作：将步骤S6得到的木片进行酸洗；S8、研磨机研磨和烘干：将步骤S7得到的物质直接用研磨机研磨，然后进行烘干。2.根据权利要求1所述的一种以柏木为原料制备钠离子电池负极材料的方法，其特征在于，所述步骤S1中所选的柏树木材尽量表面光洁。3.根据权利要求1所述的一种以柏木为原料制备钠离子电池负极材料的方法，其特征在于，所述步骤S2选取的木材，去皮，使用电锯加工成厚度0.5厘米的薄木片。4.根据权利要求1所述的一种以柏木为原料制备钠离子电池负极材料的方法，其特征在于，所述步骤S3中木片需要在在100℃条件下，烘干10小时。5.根据权利要求1所述的一种以柏木为原料制备钠离子电池负极材料的方法，其特征在于，所述步骤S4要使用0.2mol
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L
‑1NaOH...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐杰，孙强，张留峰，岳鹏，田鹏，杨鹏，
申请(专利权)人：山西沁新能源集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：