【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种copna树脂基碳钠离子电池负极材料的制备方法。
技术介绍
1、在当前诸多的储能体系中，电化学储能表现出了极大的潜力，因其具有灵活性、高效率，并且不受地域限制的特点。在各类电化学储能装置中，锂离子电池被认为是实现可再生能源应用的关键。然而锂资源集中在少数国家或地区，锂资源十分稀缺。钠在地壳中的丰富性，可以有效降低对锂的需求并减轻锂资源的供应压力，有助于降低电池制造成本，并推动钠离子电池在商业化方面的具体可行性。钠离子电池在电动汽车、储能系统和可再生能源集成供能系统等领域具有广泛应用潜力。发展钠离子电池可以促进这些领域的可持续发展，加速能源转型进程。
2、负极材料是钠离子电池中重要的组成部分，直接或间接影响电池的能量密度、循环寿命、功率密度等性能。其中，高度可逆的储钠位点，快速的离子扩散速率，良好的导电性能及离子脱嵌的过程中稳定的结构是高性能钠离子电池负极材料需要具备的关键特征。硬碳材料具有较大层间距，丰富的储钠活性位点，丰富多样的前驱体选择而受到广泛关注。目前，商业化硬碳前驱体材料，如生物质、树脂和聚合物等，往往面临成本高和产碳率低（<50%）的问题，这对发展钠离子电池实现大规模储能是不利的。其中，催化裂化柴油作为流体催化裂化装置的主要产品之一，其燃烧性能较差，不宜作为车用柴油。但这种富芳烃原料价格低廉，组成多为2-5环芳烃结构的稠环芳烃。通过选择合适的交联剂及调控合成反应条件制备的低成本copna树脂可以生产出高附加值产品，使重质油资源高效利用，实现化石能源整体经济效益最大化。
技术实现思路
1、为了解决上述较大比表面积带来首圈库伦效率低下、同时低压平台容量提供的可逆容量极少的问题，本专利技术提供一种copna树脂基碳钠离子电池负极材料的制备方法。
2、本专利技术所述copna树脂基碳钠离子电池负极材料的制备方法，包括高温碳化步骤：将copna树脂在惰性气氛下升温至600℃-1600℃，保温0.5-3小时后，再自然冷却至室温后取出即得；所述copna树脂选自b阶copna树脂、固化b阶copna树脂、c阶copna树脂、固化c阶copna树脂中的任一种。这样，能使copna树脂的有机高分子发生重排，并热解发生炭化，提升首圈库伦效率。
3、在高温碳化步骤之前还包括前驱体预氧化步骤：将b阶copna树脂或c阶copna树脂在空气气氛下升温至260℃-500℃，保温2-10小时，自然冷却至室温后，研磨固体产物，得到经交联的粉末颗粒状的固化b阶copna树脂或固化c阶copna树脂。这样，能够改变前驱体的化学组成例如提升结晶化程度及改变结构例如交联固化，从而使制作的钠离子电池低压平台可逆容量、倍率性能和循环稳定性进一步提升。
4、在前驱体预氧化步骤和高温碳化步骤之间还包括前驱体预处理步骤：将粉末颗粒状的固化b阶copna树脂或固化c阶copna树脂使用萃取剂进行萃取，得到中间相产物。这样，使分子量较小组分溶解于甲苯而去除，进一步改变分子构型从而调控碳材料的微观结构，使其具有分级孔结构例如具有大量的微孔（孔径小于2nm）、中孔和大孔，适合钠离子的嵌入与脱出，而使制作的钠离子电池低压平台可逆容量、倍率性能和循环稳定性进一步提升。
5、上述惰性气氛选自氩气氛、氮气氛，氦气氛中的任一种；升温速率为1℃/min-8℃/min。
6、上述萃取剂选自苯、甲苯、二甲苯、萘、乙腈、乙醚、乙酸乙酯、四氯乙烯、二氯甲烷中的任一种。
7、本专利技术还提供一种copna树脂基碳钠离子电池负极材料，其使用上述的copna树脂基碳钠离子电池负极材料的制备方法制得。
8、本专利技术还提供一种负极，其包含上述的copna树脂基碳钠离子电池负极材料。
9、本专利技术还提供一种钠离子电池，其包含上述的负极。
10、有益效果：本专利技术能够制备出高容量的钠离子电池碳负极材料，制得的钠离子电池的首圈库伦效率高，同时表现出良好的倍率性能和循环稳定性；通过前驱体预氧化步骤，改变前驱体的化学组成例如提升结晶化程度及改变结构例如交联固化，改变前驱体的分子构型从而调控碳材料的微观结构，而使低压平台可逆容量、倍率性能和循环稳定性进一步提升；通过前驱体预处理步骤，而使分子量较小组分溶解于甲苯而去除，进一步改变分子构型及调控碳材料的微观结构，并使其具有分级孔结构例如具有大量的微孔（孔径小于2nm）、中孔和大孔，适合钠离子的嵌入与脱出，使制作的钠离子电池低压平台可逆容量、倍率性能和循环稳定性进一步提升，其中首圈库伦效率为60%，低压平台区可逆容量达到约100mah g-1。
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1.一种COPNA树脂基碳钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括高温碳化步骤：将COPNA树脂在惰性气氛下升温至600℃-1600℃，保温0.5-3小时后，再自然冷却至室温后取出即得；所述COPNA树脂选自B阶COPNA树脂、固化B阶COPNA树脂、C阶COPNA树脂、固化C阶COPNA树脂中的任一种。
2.根据权利要求1所述的COPNA树脂基碳钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，在高温碳化步骤之前还包括前驱体预氧化步骤：将B阶COPNA树脂或C阶COPNA树脂在空气气氛下升温至260℃-500℃，保温2-10小时，自然冷却至室温后，研磨固体产物，得到经交联的粉末颗粒状的固化B阶COPNA树脂或固化C阶COPNA树脂。
3.根据权利要求2所述的COPNA树脂基碳钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，在前驱体预氧化步骤和高温碳化步骤之间还包括前驱体预处理步骤：将粉末颗粒状的固化B阶COPNA树脂或固化C阶COPNA树脂使用萃取剂进行萃取，得到中间相产物。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的COPNA树脂基碳钠离子电池负极材料的
5.根据权利要求3中任一项所述的COPNA树脂基碳钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，萃取剂选自苯、甲苯、二甲苯、萘、乙腈、乙醚、乙酸乙酯、四氯乙烯、二氯甲烷中的任一种。
6.一种COPNA树脂基碳钠离子电池负极材料，其特征在于，使用权利要求1-5中任一项所述的COPNA树脂基碳钠离子电池负极材料的制备方法制得。
7.一种负极，其特征在于，包含权利要求6所述的COPNA树脂基碳钠离子电池负极材料。
8.一种钠离子电池，其特征在于，包含权利要求7所述的负极。
...【技术特征摘要】
1.一种copna树脂基碳钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括高温碳化步骤：将copna树脂在惰性气氛下升温至600℃-1600℃，保温0.5-3小时后，再自然冷却至室温后取出即得；所述copna树脂选自b阶copna树脂、固化b阶copna树脂、c阶copna树脂、固化c阶copna树脂中的任一种。
2.根据权利要求1所述的copna树脂基碳钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，在高温碳化步骤之前还包括前驱体预氧化步骤：将b阶copna树脂或c阶copna树脂在空气气氛下升温至260℃-500℃，保温2-10小时，自然冷却至室温后，研磨固体产物，得到经交联的粉末颗粒状的固化b阶copna树脂或固化c阶copna树脂。
3.根据权利要求2所述的copna树脂基碳钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，在前驱体预氧化步骤和高温碳化步骤之间还包括前驱体预处理步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：翟腾，杨怡文，夏晖，刘彦宸，雷杰，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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