【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钠离子电池负极材料，尤其涉及一种钠离子电池用硬质多孔碳的制备方法。
技术介绍
1、锂离子电池因为具有高能量密度，长使用寿命以及环境友好等优点而受到广泛关注，但是随着电动汽车以及储能电站的大规模应用，对锂资源的需求量也大大增加。锂资源短缺和分布不均的问题也开始显现出来，成了制约锂离子电池发展的一个瓶颈问题。相比之下，钠资源储量丰富、分布广泛、成本低廉，因而和锂离子电池同期问世的钠离子电池再次回到人们视野中，成为各国竞相发展的储能技术。
2、在众多可供钠离子电池选择的负极材料中，碳负极具有较低的电位、较高的容量、稳定的物化性质以及低廉的成本，成为钠离子电池商业化发展的首选负极材料。然而促成锂离子电池商业化的石墨负极却因与钠之间的低阶插层化合物热力学不稳定而无法用作钠离子电池的负极。硬碳材料具有较大层间距以及石墨微晶无序堆叠形成的纳米孔结构，这些都可成为钠离子储存的活性位点，因此成为最有希望推动钠离子产业化的负极材料。然而，被选作负极的硬质多孔碳材料大多首次库伦效率较低、合成成本高昂，使得钠离子电池的商业化进程很难进一步推进。
3、cn201711206863中提供了一种钠离子电池负极材料的制备方法，在氨水条件下，使碳纳米纤维、表面活性剂和正硅酸四乙酯发生溶胶凝胶反应获取复合材料，然后将其放置于过量的硝酸铵与乙醇溶液中，之后蒸发溶剂得到碳纤维-含氮硫碳源-介孔二氧化硅复合材料；去除二氧化硅模板，过滤、洗涤，获得碳纤维-氮硫掺杂介孔碳复合材料。但该方法制备过程中引入的化学试剂太多，蒸发溶剂也会造成环
4、因此，研究开发一种孔隙结构丰富，比表面积高，储钠性能优异，电池稳定性好，电池比容量高的钠离子电池用硬质多孔碳成为当前研究的热点。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术的不足提供一种钠离子电池用硬质多孔碳的制备方法。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种钠离子电池用硬质多孔碳的制备方法，包含如下步骤：
4、1）将果壳类碳材料、含铁盐造孔剂、含氮硫化合物和碱进行球磨，得到混合物；
5、2）将混合物进行炭化反应，得到钠离子电池用硬质多孔碳。
6、作为优选，步骤1）所述果壳类碳材料为核桃壳、杏核或桃核；所述含铁盐造孔剂为硫酸铁、氧化铁、硝酸铁或高铁酸钾。
7、作为优选，步骤1）所述含氮硫化合物为硫脲、盐酸硫胺或三聚硫氰酸；所述碱为氢氧化钾。
8、作为优选，步骤1）所述果壳类碳材料、含铁盐造孔剂、含氮硫化合物和碱的质量比为8~12：4~6：4~6：2~4。
9、作为优选，步骤1）所述球磨的转速为350~450r/min，球磨的时间为3~5h。
10、作为优选，步骤1）所述混合物的粒径≤38μm。
11、作为优选，步骤2）所述炭化反应的温度为750~850℃，炭化反应的时间为1.5~2.5h，炭化反应在氮气气氛下进行。
12、作为优选，步骤2）所述炭化反应完成后，炭化产物顺次采用盐酸和无水乙醇进行交替洗涤，得到钠离子电池用硬质多孔碳。
13、作为优选，步骤2）所述钠离子电池用硬质多孔碳的孔结构包含微孔、介孔和大孔。
14、本专利技术的有益效果包括以下几点：
15、1）本专利技术的创新之处在于创制了一种碱（氢氧化钾）、生物果壳原料（核桃壳、杏核或桃核）、含铁盐造孔剂（高铁酸钾）和氮硫化合物（三聚硫氰酸）四者协同作用的新方法，与现有方法的不同是在于碱既能增强高铁酸钾的氧化造孔形成大孔和介孔，又能促进氮硫化合物的聚合形成大分子碳骨架，同时还能刻蚀果壳类碳材料，形成微孔，而高铁酸钾在碱性环境下则也能促进果壳碳的刻蚀形成孔隙结构，同时高铁酸钾和三聚硫氰酸可以提高材料的石墨化程度，增强电极材料导电性，含氮硫化合物能与果壳类碳中的含氧，含氮官能团在碱性环境和含铁化合物催化下进行聚合达到固化氮硫的作用，生物质果壳碳在碱性环境和含铁盐存在下能起到固化氮硫化合物的作用，四者协同作用效果明显优于单纯任意二者之间的协同作用。
16、2）本专利技术制备得到的钠离子电池用硬质多孔碳具有很高的比表面积和吸附量、较好的石墨化程度，较低的电阻率。
17、3）本专利技术制备得到的钠离子电池用硬质多孔碳的孔结构包含微孔、介孔和大孔，具有丰富的孔结构。微孔和介孔的作用是利于钠离子的存储的脱嵌，提高电池容量，增加材料比表面积，增大电池负极材料与电解液的接触面，提高电池容量；大孔的作用是起到支撑材料骨架的作用，避免电池充放电过程中产生的胀气现象破坏材料骨架，同时能够利于离子的通过降低离子传递阻力。
18、4）在将本专利技术制备得到的钠离子电池用硬质多孔碳作为钠离子电池的负极时，具有好的电化学性能：在10a/g的大电流下，电池比容量高达145mah/g，循环10000圈后的比电容量仍能高达90%。
19、5）本专利技术的制备方法简单，易于操作，适合工业化应用。
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1.一种钠离子电池用硬质多孔碳的制备方法，其特征在于，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，步骤1）所述果壳类碳材料为核桃壳、杏核或桃核；所述含铁盐造孔剂为硫酸铁、氧化铁、硝酸铁或高铁酸钾。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤1）所述含氮硫化合物为硫脲、盐酸硫胺或三聚硫氰酸；所述碱为氢氧化钾。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤1）所述果壳类碳材料、含铁盐造孔剂、含氮硫化合物碱的质量比为8~12：4~6：4~6：2~4。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤1）所述球磨的转速为350~450r/min，球磨的时间为3~5h。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤1）所述混合物的粒径≤38μm。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤2）所述炭化反应的温度为750~850℃，炭化反应的时间为1.5~2.5h，炭化反应在氮气气氛下进行。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤2）所述炭化
9.根据权利要求1~8任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤2）所述钠离子电池用硬质多孔碳的孔结构包含微孔、介孔和大孔。
...【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池用硬质多孔碳的制备方法，其特征在于，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，步骤1）所述果壳类碳材料为核桃壳、杏核或桃核；所述含铁盐造孔剂为硫酸铁、氧化铁、硝酸铁或高铁酸钾。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤1）所述含氮硫化合物为硫脲、盐酸硫胺或三聚硫氰酸；所述碱为氢氧化钾。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤1）所述果壳类碳材料、含铁盐造孔剂、含氮硫化合物碱的质量比为8~12：4~6：4~6：2~4。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤1）所述球磨的转速为3...
【专利技术属性】
技术研发人员：许跃龙，闫美芳，赵建林，任斌，桂鉴臣，翟作昭，田志，张利辉，
申请(专利权)人：河北省科学院能源研究所，
类型：发明
国别省市：
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