【技术实现步骤摘要】
【】：本专利技术专利的目标产物主要应用于钠离子电池负极材料领域，特别涉及一种钠离子电池硬碳负极材料微纳米结构的高效微波合成方法。
技术介绍
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技术介绍
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1、储能技术是维持电力系统稳定、保障能源安全的重要手段，其中电化学储能是当今主要的储能技术之一。锂离子电池凭借着电容量大、充放电性能优异、配套产业链完善等特点(许钰洁，王斌，万弋等.锂离子电池石墨负极锂沉积研究进展[j].新型炭材料(中英文)，2023，38(4)：678-697)，在储能领域长期占据主导市场。但随着新能源产业的蓬勃发展，锂资源短缺的问题日益突出，严重制约了锂离子电池的工业化生产。与锂相比，世界上钠资源分布范围广且储量大，为钠离子电池的规模化应用提供了先决条件；同时钠离子电池在耐低温性与安全性等方面有着显著优势，有望代替锂离子电池大规模地应用于储能领域。因此，加快钠离子电池的研发和规模化应用对于保持锂资源供求均衡、推动新能源产业健康发展具有重要意义。
2、选择合适的电极材料，对钠离子电池性能提升及规模化应用意义重大。钠离子和锂离子在半径(na+为0.102nm，li+为0.068nm)和化学电动势[na+为2.71v(vs.she)，li+为3.04v(vs.she)]方面有着一定差异，这对电极材料的设计产生了影响，特别是作为宿主材料的na+插层负极。近些年来，传统碳基负极材料杂原子掺杂碳、无定形碳与石墨倍受科研学者关注。但上述传统碳基结构尚存首周库伦效率低、体积膨胀率大以及钠-石墨插层化合物热力学稳定性欠佳等不足(吴权，刘彦辰，朱
3、针对上述在钠离子电池硬碳负极材料制备中存在的关键产业问题，本专利提出一种钠离子电池硬碳负极材料微纳米结构的高效微波合成方法，具有工艺操作简单、耗时短且低碳环保等优势，并且合成了高质量、比容量大、比功率高及循环稳定性优异的硬碳负极材料，同时还为其他类型钠离子电池负极材料及相关材料的稳定高效合成提供了借鉴经验。
技术实现思路
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技术实现思路
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1、本专利技术目的在于提出一种有望解决钠离子电池负极材料倍率性能差、循环稳定性欠佳等问题，工艺操作简单、耗时短且低碳环保应用于储能领域的钠离子电池硬碳负极材料微纳米结构的高效微波合成方法。
2、【本专利技术的技术方案】：
3、本专利技术专利提出一种钠离子电池硬碳负极材料微纳米结构的高效微波合成方法，以生物质材料为硬碳原料，通过微波高温干馏碳化、高温石墨化的方法合成，采用如下方案予以实现：
4、第一步、原料预粉碎：使用干燥的生物质材料为硬碳原料；经过粉碎工艺得到50～150目细生物质粉末，所采用设备是15b型万能粉碎机，其采用磨盘式粉碎方式、电极功率2.2kw、主轴转速6000r/min、物料停留时间1min；
5、第二步、初步高温干馏碳化过程：将所述50～150目细生物质粉末放到微波烧结炉专用的刚玉磁舟之内，推放到微波烧结炉的刚玉管中心位置，设置微波烧结炉按照3～20℃/min的升温速率加热到500℃并维持恒温烧结1～5小时；整个烧结过程使用保护气体恒气流吹扫，气体流量100～800ml/min以带走可燃气体和焦油成分；此干馏工序的目的是使得生物质原料充分碳化，并去除水分、挥发分及焦油；得到黑色干馏细生物质粉末；
6、第三步、高温石墨化工艺：将所述黑色干馏细生物质粉末继续在微波烧结炉刚玉磁舟内加热，高温碳化温度设定为1250～1600℃，升温速率3～20℃/min；整个烧结过程使用保护气体恒气流吹扫，气体流量100～800ml/min；得到硬碳粉体材料；
7、第四步、粉碎封装工艺：将所述第三步的硬碳粉体材料经气流粉碎机粉碎(ab03型号，最大产能100kg/h，功率30kw，入料原料为第三步得到硬碳粉体材料产物)到10～20微米，气流粉碎机型号为cj600th、产量0.5吨/小时、设备功率30千瓦；获得超细黑色硬碳负极粉末然后经过真空包装机密封保存，为钠离子电池负极材料提供原料；获得材料的形貌规整，片层结构良好，为提高钠离子电池的首效好容量保持率提供条件。
8、第五步、钠离子电池组装及测试：将第四步所得超细黑色硬碳负极粉末、高导电碳黑super p li及白色聚偏二氟乙烯(pvdf)粉末按照8∶1∶1的配方充分混合，然后逐步加入n-甲基吡咯烷酮(nmp)溶剂，充分研磨，得到粘稠状浆料，涂布在厚度为12微米的铜箔上；再经真空干燥箱中120℃恒温8小时，制备钠离子电池硬碳负极极片；电池采用钠片为对电极，电解液使用高氯酸钠电解液是1.0m naclo4溶解于溶剂ec∶dec＝1∶1vol％，装配成的钠离子电池用于测试比容量、比功率及循环稳定性。
9、所述的生物质材料为玉米秸秆、甘蔗、椰子壳、棉花杆、花生壳、水稻杆、大豆杆、玉米棒芯、水稻壳、树枝、锯末的固体材料的一种、两种或两种以上任意组合；
10、所述的保护气体为氮气、氩气或氦气中的至少其中一种。
11、【本专利技术的优点及效果】：
12、本专利技术专利涉及一种钠离子电池硬碳负极材料微纳米结构的高效微波合成方法，具有以下优势及有益效果：1、选用生物质硬碳材料作为原料，充分利用了其绿色环保、价格低、来源丰富等优点，具有极为广阔的应用前景；2、微波高温烧结合成钠离子电池硬碳负极材料，发挥了微波穿透力强的优势，具有操作简便、降低能耗、加快反应时间的特点；3、微波高温烧结得到了高质量、形貌规整的微纳米结构硬碳负极材料，同时，经电化学性能检测表明所得钠离子电池有着优异的倍率性能、高比容量以及良好的循环稳定性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种钠离子电池硬碳负极材料微纳米结构的高效微波合成方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的生物质材料，其特征在于：玉米秸秆、甘蔗、椰子壳、棉花杆、花生壳、水稻杆、大豆杆、玉米棒芯、水稻壳、树枝、锯末的固体材料的一种、两种或两种以上任意组合。
3.根据权利要求1所述的保护气体，其特征在于：氮气、氩气或氦气中的至少其中一种。
【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池硬碳负极材料微纳米结构的高效微波合成方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的生物质材料，其特征在于：玉米秸秆、甘蔗、椰子壳、棉花杆、花生壳...
【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，请求不公布姓名，请求不公布姓名，
申请(专利权)人：博钠鑫能苏州科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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