【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及硬碳复合材料，具体的，涉及一种高首次效率硬碳复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、硬碳因结构无序度高、层间距大、纳米孔洞结构多等特点可用于储钠，是钠离子电池的主要负极材料。但硬碳材料表面缺陷较多，这造成了硬碳负极材料的首次效率偏低，从而影响钠离子电池能量密度的提升。目前，提升硬碳负极材料首次效率的方法手段单一，对负极材料首次效率的提升幅度有限，已不能满足日益增长的使用需求。因此，研发一种高首次效率硬碳复合材料具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术提出一种高首次效率硬碳复合材料及其制备方法，解决了相关技术中硬碳复合材料首次效率偏低的问题。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、本专利技术提出一种高首次效率硬碳复合材料，原料包括以下组分：氧化碳氢有机物、羧酸化碳纳米管、有机钠盐。
4、作为进一步的技术方案，所述氧化碳氢有机物与羧酸化碳纳米管、有机钠盐的质量比为100:1-5:1-5。
5、作为进一步的技术方案，所述氧化碳氢有机物的制备方法为：将淀粉置于氧气氛围中，加热氧化，得到所述氧化碳氢化合物。
6、作为进一步的技术方案，所述淀粉为木薯淀粉、马铃薯淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉中的一种。
7、作为进一步的技术方案，所述加热氧化时，温度为100-200℃，时间为30-300min。
8、作为进一步的技术方案，所述羧酸化碳纳米管的羧基的含量为0.5-2wt%。
9、作为进一步的技术
10、本专利技术还提出所述高首次效率硬碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：
11、s1、将氧化碳氢有机物、羧酸化碳纳米管和有机钠盐与水混合均匀，经水热反应后，冷冻干燥，得到硬碳前驱体材料；
12、s2、将所述硬碳前驱体材料通入碱性气体改性，得到改性碳纳米管和钠掺杂硬碳前驱体材料；
13、s3、将所述改性碳纳米管和钠掺杂硬碳前驱体材料高温碳化后，粉碎，得到高首次效率硬碳复合材料。
14、作为进一步的技术方案，步骤s1中，所述水热反应时，温度为100-200℃，压强为1-5mpa，时间为6-24h。
15、作为进一步的技术方案，步骤s2中，所述通入碱性气体改性时，升温至300-500℃。
16、作为进一步的技术方案，步骤s2中，所述碱性气体为nh3、ph3、n2h4中的一种，所述n2h4气体由n2h4液体加热气化后得到。
17、作为进一步的技术方案，步骤s2中，所述通入碱性气体改性时，流量为100-500sccm，时间为30-300min。
18、作为进一步的技术方案，步骤s3中，所述高温碳化时，温度为1300-1800℃，时间为1-6h。
19、作为进一步的技术方案，步骤s3中，所述高温碳化时，加热速率为1-10℃/min。
20、本专利技术的工作原理及有益效果为：
21、1、本专利技术中，硬碳复合材料的原料包括氧化碳氢有机物、羧酸化碳纳米管和有机钠盐。其中，羧酸化碳纳米管具有电子导电率高、化学基团丰富易形成孔洞等特点，可以降低充放电过程中材料的极化，降低电压平台，提高首次充放电过程中钠离子的脱钠数量，提升首次效率和循环性能。有机钠盐的加入，有利于降低首次充放电过程中钠离子的损失，提高首次效率，同时有机钠盐碳化后得到的多孔无定形碳也可以提升材料的储钠性能和循环性能。氧化碳氢有机物碳化后得到多孔结构的硬碳前驱体可进行钠离子的存储，提升材料的比容量。
22、2、本专利技术中，在制备得到硬碳前驱体材料后，通入了碱性气体，这一方面可降低羧酸化碳纳米管的表面缺陷，进一步提升首次效率，另一方面可使材料中掺杂钠离子，提升充放电过程中钠离子的嵌脱速率，进一步提升首次效率和倍率性能。
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1.一种高首次效率硬碳复合材料，其特征在于，原料包括以下组分：氧化碳氢有机物、羧酸化碳纳米管和有机钠盐。
2.根据权利要求1所述的一种高首次效率硬碳复合材料，其特征在于，所述氧化碳氢有机物与羧酸化碳纳米管、有机钠盐的质量比为100:1-5:1-5。
3.根据权利要求1所述的一种高首次效率硬碳复合材料，其特征在于，所述氧化碳氢有机物的制备方法为：将淀粉置于氧气气氛中，加热氧化，得到所述氧化碳氢化合物。
4.根据权利要求3所述的一种高首次效率硬碳复合材料，其特征在于，所述淀粉为木薯淀粉、马铃薯淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉中的一种。
5.根据权利要求3所述的一种高首次效率硬碳复合材料，其特征在于，所述加热氧化时，温度为100-200℃，时间为30-300min。
6.根据权利要求1所述的一种高首次效率硬碳复合材料，其特征在于，所述有机钠盐为对羟基苯甲酸钠、乙酸钠、丙酸钠、甲酸钠、L-谷氨酸钠中的一种。
7.一种如权利要求1-6任意一项所述的高首次效率硬碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根
9.根据权利要求7所述的一种高首次效率硬碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述碱性气体为NH3、PH3、N2H4中的一种。
10.根据权利要求7所述的一种高首次效率硬碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述高温碳化时，温度为1300-1800℃，时间为1-6h。
...【技术特征摘要】
1.一种高首次效率硬碳复合材料，其特征在于，原料包括以下组分：氧化碳氢有机物、羧酸化碳纳米管和有机钠盐。
2.根据权利要求1所述的一种高首次效率硬碳复合材料，其特征在于，所述氧化碳氢有机物与羧酸化碳纳米管、有机钠盐的质量比为100:1-5:1-5。
3.根据权利要求1所述的一种高首次效率硬碳复合材料，其特征在于，所述氧化碳氢有机物的制备方法为：将淀粉置于氧气气氛中，加热氧化，得到所述氧化碳氢化合物。
4.根据权利要求3所述的一种高首次效率硬碳复合材料，其特征在于，所述淀粉为木薯淀粉、马铃薯淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉中的一种。
5.根据权利要求3所述的一种高首次效率硬碳复合材料，其特征在于，所述加热氧化时，温度为100-200℃，时间为30-300min。
6.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋志涛，胡志林，陈经玲，陈飞，边辉，
申请(专利权)人：云南坤天新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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