【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钠离子电池，尤其涉及一种高库伦效率硬炭负极材料及其制备方法与钠离子电池。
技术介绍
1、已报道的钠离子电池负极材料中，碳材料由于资源丰富、成本低、稳定性好、无毒且安全性高，被认为是最有吸引力的候选材料之一。目前已成功应用于钠离子电池负极的碳类材料主要是非石墨化碳材料，即硬碳和软碳。然而，目前使用的硬碳负极材料普遍存在压实密度较低的缺点，进而影响钠电电芯的首次库伦效率和电芯能量密度。因此开发高容量、高库伦效率的钠离子电池负极材料是目前研发的重点和热点。
2、中国专利cn116632222a中公开了一种硬碳负极材料及其制备方法，该方法以沥青或淀粉作为原料，先进行预碳化，再升温碳化得到硬碳颗粒，解决了沥青、淀粉等原料直接高温碳化会出现的膨胀发泡问题。但是，该方法制得的碳材料比容量不高(小于300mah/g)、电化学性能不理想。
3、中国专利cn112225194a中公开了一种硬碳材料及其制备方法和应用，该方法以酚醛树脂为原料，在硬碳前驱体中加入导电性添加剂来提高材料导电性，并结合变速升温引入大量含氧官能团，使材料骨架的交联度升高，提高了材料的强度，从而显著提升了储钠比容量、首圈库伦效率和倍率性能。但是，此方法在硬碳前驱体中添加的导电性材料在几段变速升温中结构变化会影响其循环稳定性，且添加剂对于储钠并无实质性提升，导致其比容量偏低，对于发展高能量密度钠离子电池并无明显推进作用。
技术实现思路
1、针对上述钠电用的硬炭负极材料目前存在的压实密度普遍偏低等
2、本专利技术具体采用的技术方案如下：
3、一种高库伦效率硬炭负极材料的制备方法，所述的制备方法包含如下步骤：
4、s1、将沥青、分散液和氧化剂按质量比1：(1-10)：(0.1-0.4)混合，然后搅拌均匀，得到富氧沥青溶液；
5、s2、将成膜剂加入到富氧沥青溶液中，搅拌均匀，干燥后得到富氧沥青前驱体；得到的富氧沥青前驱体在极低含氧量气氛中一次去除挥发份，冷却得到富氧硬炭前驱体；
6、s3、将富氧硬炭前驱体粉碎得到富氧炭颗粒，富氧炭颗粒与导电粉混合均匀，得到富氧导电炭粉；
7、s4、富氧导电炭粉在极低含氧量气氛中二次去除挥发份，冷却后得到导电硬炭，过筛后即得所述高库伦效率硬炭负极材料。
8、优选地，所述的s1步骤中，沥青为软化点在150-280℃，dv50粒度在2-8μm的沥青；所述的分散液为水、乙醇、丙酮中的一种或两种以上；所述氧化剂为h2o2、硫酸、过硫酸铵、过硫酸钠，p2o5中的一种或两种以上。
9、优选地，所述的s2步骤中，成膜剂为naf、lif、alf3中的一种或两种以上；成膜剂和富氧沥青溶液的质量比为(0.01-0.1)：1。
10、优选地，所述的s3步骤中粉碎粒度dv50控制在5-10μm；添加的导电粉为导电炭黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或两种以上；导电粉和富氧炭颗粒的质量比为(0.02-0.2)：1。
11、优选地，步骤s2中所述干燥为在80-200℃鼓风干燥箱中干燥；步骤s2中一次去除挥发份得到富氧硬炭前驱体的挥发份在5-15wt％；步骤s4二次去除挥发份得到的导电硬炭挥发份在0.1-1wt％。
12、优选地，步骤s2中，所述一次去除挥发份在气氛炉中进行，所述气氛炉为斯列普炉、回转炉、箱式炉、推板窑、辊道窑中的一种；所述极低含氧量气氛的氧含量为100-2000ppm。
13、优选地，步骤s4中，所述二次去除挥发份在气氛炉中进行，所述气氛炉为回转炉、箱式炉、推板窑、辊道窑、隧道窑中的一种；所述极低含氧量气氛的氧含量为1-200ppm。
14、一种由上述制备方法制得的高库伦效率硬炭负极材料，其特征在于，所述硬炭负极材料元素组分碳含量95-99wt％，氧含量1-3wt％，f含量0.01-0.1wt％；氧和碳原子结合在一起组合成碳颗粒基体，f元素弥散在碳颗粒的表面和孔洞内。
15、一种钠离子电池，所述钠离子电池中上述的硬炭负极材料。
16、优选地，所述钠离子电池的首次充放电容量在310-370mah/g，库伦效率在84-92％，压实密度在0.95-1.2g/cm3。
17、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
18、本专利技术通过引入成膜剂对沥青基材料进行分子级调控，制备高压实密度的硬炭负极材料；以该负极材料装备钠离子电池，所得电池的首次充放电容量在310-370mah/g，库伦效率在84-92％，使得沥青基材料运用于电芯效率明显提升。
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1.一种高库伦效率硬炭负极材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包含如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的S1步骤中，沥青为软化点在150-280℃，Dv50粒度在2-8μm的沥青；所述的分散液为水、乙醇、丙酮中的一种或两种以上；所述氧化剂为H2O2、硫酸、过硫酸铵、过硫酸钠，P2O5中的一种或两种以上。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的S2步骤中，成膜剂为NaF、LiF、AlF3中的一种或两种以上；成膜剂和富氧沥青溶液的质量比为(0.01-0.1)：1。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的S3步骤中粉碎粒度Dv50控制在5-10μm；添加的导电粉为导电炭黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或两种以上；导电粉和富氧炭颗粒的质量比为(0.02-0.2)：1。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述干燥为在80-200℃鼓风干燥箱中干燥；步骤S2中一次去除挥发份得到富氧硬炭前驱体的挥发份在5-15wt％；步骤S4二次去除挥发份得到的导电硬炭挥发份在0.1-
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述一次去除挥发份在气氛炉中进行，所述气氛炉为斯列普炉、回转炉、箱式炉、推板窑、辊道窑中的一种；所述极低含氧量气氛的氧含量为100-2000ppm。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述二次去除挥发份在气氛炉中进行，所述气氛炉为回转炉、箱式炉、推板窑、辊道窑、隧道窑中的一种；所述极低含氧量气氛的氧含量为1-200ppm。
8.一种由权利要求1-7任意一项制备方法制得的高库伦效率硬炭负极材料，其特征在于，所述硬炭负极材料元素组分碳含量95-99wt％，氧含量1-3wt％，F含量0.01-0.1wt％；氧和碳原子结合在一起组合成碳颗粒基体，F元素弥散在碳颗粒的表面和孔洞内。
9.一种钠离子电池，其特征在于，所述钠离子电池中包含权利要求8所述的硬炭负极材料。
10.根据权利要求9所述的钠离子电池，其特征在于，所述钠离子电池的首次充放电容量在310-370mAh/g，库伦效率在84-92％，压实密度在0.95-1.2g/cm3。
...【技术特征摘要】
1.一种高库伦效率硬炭负极材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包含如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的s1步骤中，沥青为软化点在150-280℃，dv50粒度在2-8μm的沥青；所述的分散液为水、乙醇、丙酮中的一种或两种以上；所述氧化剂为h2o2、硫酸、过硫酸铵、过硫酸钠，p2o5中的一种或两种以上。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的s2步骤中，成膜剂为naf、lif、alf3中的一种或两种以上；成膜剂和富氧沥青溶液的质量比为(0.01-0.1)：1。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的s3步骤中粉碎粒度dv50控制在5-10μm；添加的导电粉为导电炭黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或两种以上；导电粉和富氧炭颗粒的质量比为(0.02-0.2)：1。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中所述干燥为在80-200℃鼓风干燥箱中干燥；步骤s2中一次去除挥发份得到富氧硬炭前驱体的挥发份在5-15wt％；步骤s4二次去除挥发份得到的导电硬炭挥发份在0.1...
【专利技术属性】
技术研发人员：谌芳园，彭宏伟，张满强，
申请(专利权)人：广东钠壹新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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