一种硬碳负极材料及其制备方法与钠离子电池技术

本发明专利技术提供一种硬碳负极材料及其制备方法与钠离子电池，涉及钠离子电池技术领域；制备方法包括如下步骤：将三聚氰胺海绵粉碎后，加入含纳米硅粉的第一固液混合物中，得到第二固液混合物；对第二固液混合物进行清洗

【技术实现步骤摘要】
一种硬碳负极材料及其制备方法与钠离子电池


[0001]本专利技术涉及钠离子电池
，尤其涉及一种硬碳负极材料及其制备方法与钠离子电池
。

技术介绍

[0002]钠离子电池由于具有钠资源丰富和成本低廉的优势，日益得到化学电源界的广泛关注，其正负极材料也如雨后春笋般冒出来，目前熟知的钠离子电池负极材料主要为硬碳
。
[0003]由于钠离子半径较大，硬碳因其较大的层间距而成为钠离子电池最合适的负极材料，但硬碳较低的克容量成为限制钠离子电池发展的瓶颈
。
[0004]有鉴于此，如何提高硬碳负极材料的克容量是目前亟需解决的技术问题
。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：为了解决现有技术中硬碳负极材料克容量较低的问题，本专利技术提供了一种硬碳负极材料的制备方法，该制备方法以三聚氰胺海绵为碳骨架来对硅碳进行支撑，通过引入硅碳提高了硬碳负极材料的克容量，解决了现有技术中硬碳负极材料克容量较低的问题
。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007]一种硬碳负极材料的制备方法，包括如下步骤：
[0008]S1
：将三聚氰胺海绵粉碎后，加入含纳米硅粉的第一固液混合物中，搅拌，得到第二固液混合物；
[0009]S2
：对所述第二固液混合物进行清洗
、
过滤
、
干燥
、
研磨，得到第一混合物；
[0010]S3/>：将硬碳前驱体与所述第一混合物混合研磨，得到第二混合物；
[0011]S4
：在惰性气体气氛下，将所述第二混合物于
650
‑
1500℃
煅烧3‑
8h
，得到复合材料；
[0012]S5
：将所述复合材料在萘
‑
钠
‑
四氢呋喃溶液中浸泡5‑8小时，常温干燥，得到硬碳负极材料
。
[0013]可选地，所述含纳米硅粉的第一固液混合物按照如下方法制备：将纳米硅粉加入羧甲基纤维素钠溶液中，搅拌5‑8小时，得到含纳米硅粉的第一固液混合物
。
[0014]可选地，所述羧甲基纤维素钠溶液中羧甲基纤维素钠的质量分数为1％
‑5％
。
[0015]可选地，所述纳米硅粉与所述羧甲基纤维素钠溶液的质量比为
10
：
(8
‑
11)。
[0016]可选地，步骤
S1
中所述三聚氰胺海绵与所述含纳米硅粉的第一固液混合物的质量比为
(5
‑
10)
：
1。
[0017]可选地，步骤
S3
中所述硬碳前驱体与所述第一混合物的质量比为
(6
‑
10)
：
1。
[0018]可选地，步骤
S5
中的萘
‑
钠
‑
四氢呋喃溶液按照如下方法制备：在干燥的惰性气体气氛中，在反应器中加入萘，再加入干燥的四氢呋喃，搅拌至溶解，在室温下加入金属钠，搅拌至金属钠完全溶解，得到萘
‑
钠
‑
四氢呋喃溶液
。
[0019]可选地，所述萘
、
所述四氢呋喃与所述金属钠的用量比为
(100
‑
130)g
：
1L
：
(20
‑
30)g。
[0020]本专利技术的另一目的在于提供一种硬碳负极材料，通过如上所述的硬碳负极材料的制备方法进行制备
。
[0021]本专利技术的再一目的在于提供一种钠离子电池，包括如上所述的硬碳负极材料
。
[0022]本专利技术的有益效果是：
[0023]本专利技术提供的硬碳负极材料的制备方法，以具有多孔结构的三聚氰胺海绵碳化后的碳骨架为支撑骨架，来向材料中引入硅碳，从而在抑制硅碳膨胀的同时，将硅碳的高容量优势与硬碳的低容量缺陷互补，从而提高硬碳负极材料的克容量；同时，利用三聚氰胺海绵碳化后引入的丰富氮原子的吸电子能力，不仅能够给电化学反应提供大量的活性位点，而且能够再结合萘
‑
钠
‑
四氢呋喃溶液，向硬碳负极材料中引入更多的钠原子，提高预钠化效果，进一步提高硬碳负极材料的首次效率
。
具体实施方式
[0024]现在对本专利技术作进一步详细的说明
。
下面描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制，基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的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
。
[0025]为解决现有技术中硬碳负极材料克容量较低的问题，本专利技术提供一种硬碳负极材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
[0026]S1
：将三聚氰胺海绵粉碎后，加入含纳米硅粉的第一固液混合物中，持续搅拌，使粉碎后的三聚氰胺海绵在第一固液混合物中充分分散后，得到第二固液混合物；
[0027]通过该步骤，先将粉碎后的三聚氰胺海绵加入含纳米硅粉的第一固液混合物中进行混合，使得纳米硅粉充分进入三聚氰胺海绵的孔结构中；
[0028]S2
：对第二固液混合物进行清洗
、
过滤
、
干燥
、
研磨，得到纳米硅粉
‑
三聚氰胺海绵混合物，记为第一混合物；
[0029]S3
：将硬碳前驱体与第一混合物混合研磨均匀，得到硬碳前驱体
‑
纳米硅粉
‑
三聚氰胺海绵混合物，记为第二混合物；
[0030]本专利技术优选硬碳前驱体选自毛竹
、
椰壳
、
淀粉
、
核桃壳
、
无烟煤
、
沥青
、
酚醛树脂中的至少一种；其中淀粉包括选自土豆淀粉
、
玉米淀粉
、
小麦淀粉
、
木薯淀粉
、
豌豆淀粉
、
红薯淀粉中的至少一种
。
[0031]S4
：在惰性气体气氛下，将第二混合物于
650
‑
1500℃
煅烧3‑
8h
，得到复合材料；
[0032]需要说明的是，当硬碳前驱体为淀粉时，步骤
S4
还包括排除硬碳前驱体中焦油的过程，具体的，步骤
S4
为：将第二混合物置于管式炉中，在惰性气体气氛下，升温至
160
‑
300℃
，保温5‑
8h
，排除硬碳前驱体中的焦油；在惰性气体气氛下，将排除焦油后的第二混合物于
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1
：将三聚氰胺海绵粉碎后，加入含纳米硅粉的第一固液混合物中，搅拌，得到第二固液混合物；
S2
：对所述第二固液混合物进行清洗
、
过滤
、
干燥
、
研磨，得到第一混合物；
S3
：将硬碳前驱体与所述第一混合物混合研磨，得到第二混合物；
S4
：在惰性气体气氛下，将所述第二混合物于
650
‑
1500℃
煅烧3‑
8h
，得到复合材料；
S5
：将所述复合材料在萘
‑
钠
‑
四氢呋喃溶液中浸泡5‑8小时，常温干燥，得到硬碳负极材料
。2.
如权利要求1所述的硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述含纳米硅粉的第一固液混合物按照如下方法制备：将纳米硅粉加入羧甲基纤维素钠溶液中，搅拌5‑8小时，得到含纳米硅粉的第一固液混合物
。3.
如权利要求2所述的硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述羧甲基纤维素钠溶液中羧甲基纤维素钠的质量分数为1％
‑5％
。4.
如权利要求2所述的硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述纳米硅粉与所述羧甲基纤维素钠溶液的质量比为
10
：
(8
‑
11)。5.
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑨，谢皎，李响，樊伟，
申请(专利权)人：四川佰思格新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：