一种富含长程石墨畴的硬碳负极材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种富含长程石墨畴的硬碳负极材料及其制备方法，目的在于调控硬碳中长程石墨畴微晶结构的生长，实现高性能的钠离子存储。本发明专利技术通过混合盐活化/催化实现长程石墨畴硬碳负极材料的制备，所述制备方法主要包括以下步骤：以生物质椰壳为原料，采用低成本、弱腐蚀性混合盐(Na2CO3和K2CO3)作为活化/催化剂，通过熔盐活化/催化改性破坏C‑sp2/sp3键、切断碳链、引入缺陷、活化碳原子，得到活性碳中间体。然后在高温处理，控制晶型转化制备出大层间距的长程石墨畴和丰富闭孔结构的硬碳负极材料。实现层间距、长程石墨畴长度和闭孔的合理搭配，从而使钠离子有效进入，获得优异的储钠性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及能源材料，具体涉及一种富含长程石墨畴的硬碳负极材料及其制备方法。

技术介绍

1、随着化石燃料的过度消耗所导致的能源危机和环境问题日益严重，迫切需要探索高功率、低成本的储能装置。在现有的各种电化学储能系统中，锂离子电池因其高能量密度和长循环寿命等优点在便携式电子产品和电动汽车市场占据主导地位，但锂资源的储量有限和分布不均匀限制了其在大规模储能领域中的应用。另外，由于钠资源储量丰富、价格低廉，钠离子电池被广泛认为是锂离子电池最具竞争力的候选者。然而，与锂离子相比，钠离子半径要大得多，这给高容量钠存储和快速离子扩散的电极材料的开发带来了挑战，尤其是钠离子电池负极材料。例如，已经商业化应用于锂离子电池的石墨负极，已被证明在钠离子电池中是不可行的，因为na+插入石墨中间层(0.335nm)是一个热力学不稳定的过程。

2、在众多的碳材料中，具有长程无序和较大层间距的硬碳因其容量大、成本低、丰度高、无毒等优点被认为是最有应用前景的钠离子电池负极材料。硬碳主要由弯曲和不规则分布的石墨畴组成，即使在2800℃以上的温度下也难以石墨化。石墨畴的层间距本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种富含长程石墨畴的硬碳负极材料及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述椰壳粉体的粒径为1-10μm。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤3中椰壳置于管式炉中氩气气氛下的预碳化温度为350-750℃。

4.根据权利要求3所述的预碳化处理，其特征在于：预碳化升温速率为5-10℃/min，预碳化时间2-5h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤4碳化料与活化/催化剂的质量百分比为25％-100％，其中，Na2CO3和K2CO3按生成熔融共晶盐摩尔比0...

【技术特征摘要】

1.一种富含长程石墨畴的硬碳负极材料及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述椰壳粉体的粒径为1-10μm。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤3中椰壳置于管式炉中氩气气氛下的预碳化温度为350-750℃。

4.根据权利要求3所述的预碳化处理，其特征在于：预碳化升温速率为5-10℃/min，预碳化时间2-5h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤4碳化料与活化/催化剂的质量百分比为25％-100％，其中，na2co3和k2co3按生成熔融共晶盐摩尔比0.55:0.45。

6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍开富，张永辉，宁鸿宇，高标，付继江，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：