【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及硬炭材料改性，尤其涉及一种利用液相激光技术改性硬炭材料的方法、改性硬炭粉末和负极材料。
技术介绍
1、钠离子电池是一种具有广泛应用前景的储能和动力电池，其优势在于钠资源的广泛来源和低成本，有望在动力及储能领域成为锂离子电池的有效补充和替代。然而，尽管钠离子电池具有诸多优点，但其商业化应用仍然受到关键材料性能不足的限制，尤其是负极材料。负极材料在电池中起着储存和释放能量的作用，其性能对电池的整体性能有着重要影响。
2、目前，硬炭是钠离子电池中广泛使用的负极材料，它具有导电性好、倍率性能优良和氧化还原电位较低等优点。然而，硬炭也存在一些显著的缺点，如储钠容量低和首效低。这些缺点限制了硬炭在钠离子电池商业化应用中的进一步发展。
3、为了克服硬炭的这些缺点，研究者们尝试了各种方法来提高其电化学性能。一种常用的方法是结构设计，通过调整硬炭的层间距、孔结构和比表面积等结构参数，以改善其储钠能力和首效。然而，这种方法的工艺复杂，且制备过程中可能产生污染，难以实现大规模连续化生产。
4、另一种方法是掺杂，通过在硬炭材料中引入其他元素来改善其电化学性能。例如，研究者们尝试将碳与氮、氧或硫等元素掺杂到硬炭中，以提高其储钠能力和首效。然而，这些方法的制备过程往往也比较复杂，并且可能产生新的污染。
5、表面功能化也是一种常用的方法，通过在硬炭表面引入特定的官能团或基团，可以改善其电化学性能。例如，研究者们尝试在硬炭表面引入含氧或含氮的基团，以提高其储钠能力和首效。然而，这种方法也需要复杂的制
6、综上所述，尽管研究者们已经尝试了多种方法来提高硬炭材料的电化学性能，但这些方法都存在工艺复杂、制备过程容易产生污染且难以实现规模连续化作业的问题。因此，开发一种简单、环保且可实现规模连续化作业的方法来提高硬炭材料的电化学性能仍然是一个重要的研究方向。
技术实现思路
1、基于以上情况，本专利技术的目的是提供一种利用液相激光技术改性硬炭材料的方法，该方法简单、可实现规模化连续作业，将改性后的硬炭材料作为钠离子电池负极材料，储钠容量与首效得到显著提高。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供一种利用液相激光技术改性硬炭材料的方法，包括步骤：
3、(1)将硬炭前驱体在保护气氛中进行第一次热处理，然后升温进行第二次热处理，冷却后将材料研磨、筛分得到硬炭粉末；
4、(2)将步骤(1)制得的所述硬炭粉末与溶液混合得到混合液，将所述混合液置入容器中，并于容器内通入保护气氛；
5、(3)利用激光器产生光束照射所述混合液；
6、(4)将步骤(3)处理后的材料去除溶液并烘干，得到改性硬炭粉末。
7、与现有技术相比，本专利技术提供一种利用液相激光技术改性硬炭材料的方法，提供低成本的硬炭前驱体，经过第一次低温热处理以降低前驱体的灰分，再经过第二次高温热处理制备得到高容量的石墨，然后将硬炭与溶液混合，通入保护气体，置于激光下辐照，以获得可控改性程度的硬炭材料，其方法简单、可实现规模化连续作业，将改性后的硬炭材料，作为钠离子电池负极材料，储钠容量与首效得到显著提高。
8、在一些实施例中，第一次热处理的温度为400-800℃，第二次热处理的温度为1200-1600℃，作为示例地，第一次热处理的温度可为但不限于为400℃、500℃、600℃、700℃、800℃，第二次热处理的温度可为但不限于为1200℃、1300℃、1400℃、1500℃、1600℃。
9、在一些实施例中，步骤(1)中，硬炭前驱体选自生物质、煤基、沥青和树脂中的至少一种。其中，生物质前驱体具有原材料丰富、可再生、价格低廉、制备工艺简单、绿色环保、比容量较高等优点，其包括但不限于麦秆、花生壳、玉米杆、果壳等；煤基前驱体具有高能量密度和低成本等优势；沥青前驱体则具有较高的粘合性和耐久性等特性；树脂前驱体则具有高熔点和高硬度等特点。
10、在一些实施例中，步骤(1)中，保护气氛选自氮气、氩气、氦气中的一种。
11、在一些实施例中，步骤(2)中，保护气氛选自氮气、氩气、氦气中的一种。
12、在一些实施例中，所述溶液选自水、醇、醚、酮、酯中的至少一种。作为示例地，溶液为水或醇，还可以是水和醇的混合物。进一步地，醇溶剂包括但不限于乙醇、甲醇、异丙醇、丙醇、丁醇等；醚溶剂包括但不限于乙醚、甲基叔丁基醚、二乙醚等；酮溶剂包括但不限于丙酮、甲基乙基酮、甲乙酮、丁酮等；酯溶剂包括但不限于醋酸甲酯、乙酸乙酯、醋酸丙酯等。
13、在一些实施例中，所述激光器产生的激光波长为193-1064nm，进一步地，激光器产生的激光波长为500-1064nm，作为示例地，激光器产生的激光波长可以为但不限于为193nm、266nm、532nm、808nm、850nm、950nm、1064nm。
14、在一些实施例中，激光能量密度为0.1-100j·cm2，进一步地，激光能量密度为0.5-50j·cm2；作为示例地，激光能量密度可为但不限于为0.1j·cm2、1j·cm2、2j·cm2、5j·cm2、10j·cm2、20j·cm2、40j·cm2、60j·cm2、80j·cm2、100j·cm2。
15、在一些实施例中，辐照时间为0.25-10h，进一步地，辐照时间为0.5-6h，作为示例地，辐照时间可为但不限于为0.25h、0.5h、1h、3h、5h、7h、10h。
16、在一些实施例中，激光器包括但不限于连续激光器或脉冲激光器。
17、相应地，本专利技术还提供一种改性硬炭粉末，采用上述的利用液相激光技术改性硬炭材料的方法制得。
18、相应地，本专利技术还提供一种负极材料，采用上述的改性硬炭粉末，将该改性硬炭粉末作为钠离子电池负极材料，储钠容量与首效得到显著提高，同时兼具良好的循环和倍率性能。
19、本专利技术的有益效果有：
20、(1)本专利技术的利用液相激光技术改性硬炭材料的方法中，采用的硬炭前驱体材料来源广泛、价格低廉，使得成本较低；
21、(2)本专利技术的方法中，采用液相激光技术可一步得到产物，生产过程绿色环保，产物性能可控，能实现规模化连续作业；
22、(3)通过本专利技术的方法改性后的硬炭材料作为钠离子电池负极材料，储钠容量与首效得到显著提高，同时兼具良好的循环和倍率性能。
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1.一种利用液相激光技术改性硬炭材料的方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的利用液相激光技术改性硬炭材料的方法，其特征在于，所述第一次热处理的温度为400-800℃。
3.根据权利要求1或2所述的利用液相激光技术改性硬炭材料的方法，其特征在于，所述第二次热处理的温度为1200-1600℃。
4.根据权利要求1所述的利用液相激光技术改性硬炭材料的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述硬炭前驱体选自生物质、煤基、沥青和树脂中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的利用液相激光技术改性硬炭材料的方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)中，所述保护气氛选自氮气、氩气、氦气中的一种。
6.根据权利要求1所述的利用液相激光技术改性硬炭材料的方法，其特征在于，所述溶液选自水、醇、醚、酮、酯中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的利用液相激光技术改性硬炭材料的方法，其特征在于，所述激光器产生的激光波长为193-1064nm。
8.根据权利要求7所述的利用液相激光技术改性硬炭材料的方法，其特征在于，控制
9.一种改性硬炭粉末，其特征在于，根据权利要求1-8任意一项所述的利用液相激光技术改性硬炭材料的方法制得。
10.一种负极材料，其特征在于，采用权利要求9所述的改性硬炭粉末。
...【技术特征摘要】
1.一种利用液相激光技术改性硬炭材料的方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的利用液相激光技术改性硬炭材料的方法，其特征在于，所述第一次热处理的温度为400-800℃。
3.根据权利要求1或2所述的利用液相激光技术改性硬炭材料的方法，其特征在于，所述第二次热处理的温度为1200-1600℃。
4.根据权利要求1所述的利用液相激光技术改性硬炭材料的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述硬炭前驱体选自生物质、煤基、沥青和树脂中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的利用液相激光技术改性硬炭材料的方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)中，所述保护气氛选自氮气...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈统铭，张晓茹，谢建文，柯礼著，李孔臣，王少平，
申请(专利权)人：易事特钠电科技广东有限公司，
类型：发明
国别省市：
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