一种生物质硬碳复合负极材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于钠离子电池负极材料技术领域，公开了一种生物质硬碳复合负极材料及其制备方法与应用，该材料包括生物质硬碳、碳纳米管和无定形碳；制备方法包括S1、将生物质原材料预炭化处理，冷却后粉碎、酸纯化得到生物质前驱体颗粒A；S2、将过渡族金属盐溶于无水乙醇，加入颗粒A，搅拌后过滤、烘干得到生物质前驱体颗粒B；S3、将颗粒B和有机碳混合后，压制成块状物；S4、块状物进行炭化处理，冷却后酸纯化得到生物质硬碳复合负极材料；本发明专利技术基于过渡金属盐原位催化生物质材料炭化过程析出的甲烷制备碳纳米管和无定形碳包覆产生协同作用，使得复合材料表现出优异的首圈库伦效率、倍率性能和循环性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钠离子电池负极材料，具体为一种生物质硬碳复合负极材料及其制备方法与应用。

技术介绍

1、近年来，随着石油资源的短缺和环境污染加剧,大力发展清洁能源变得日益重要。锂离子电池具有无污染、使用寿命长、可快速充放电等突出优点,已经被广泛的应用于便携式电子设备和电动汽车。但随着离子电池的应用领域的不断拓展和使用量的急剧增加,金属锂资源有限且分布不均匀,导致锂离子电池成本较高。而与锂处于同一主族、物化性质相似的钠资源非常丰富,原材料价格低,且分布于世界各地,不受资源和地域的限制,在大规模的储能系统应用中具有较大的成本优势。同时，由于钠离子电池与锂离子电池具有相似的电化学脱嵌机制,因此，钠离子电池有望在大规模储能中成为锂离子电池的替代者。

2、钠离子电池的负极材料是指在钠离子电池中用于嵌入和储存钠离子的材料。与锂离子电池相比，钠离子电池的负极材料需要具备更高的钠离子嵌入能力和更好的循环稳定性。常见的钠离子电池负极材料包括石墨、石墨烯、碳纳米管、金属氧化物、炭基负极材料等；炭基负极材料又包括碳纤维、多孔炭材料、炭化硅、硬炭材料等。然而，在在众多炭本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种生物质硬碳复合负极材料，其特征在于，包括质量比为0.5～3:0.1～0.6:100的生物质硬碳、碳纳米管和无定形碳；

2.一种如权利要求1所述的生物质硬碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的生物质硬碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，在S1中，生物质原材料为玉米秸秆、小麦秸秆、棉花秸秆中的一种或两种；预炭化处理的条件为以2～5℃/min升温到400～450℃，保温1～10h；得到的生物质前驱体颗粒A的平均粒径为5～8μm。

4.根据权利要求2所述的生物质硬碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，在S2中，...

【技术特征摘要】

1.一种生物质硬碳复合负极材料，其特征在于，包括质量比为0.5～3:0.1～0.6:100的生物质硬碳、碳纳米管和无定形碳；

2.一种如权利要求1所述的生物质硬碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的生物质硬碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，在s1中，生物质原材料为玉米秸秆、小麦秸秆、棉花秸秆中的一种或两种；预炭化处理的条件为以2～5℃/min升温到400～450℃，保温1～10h；得到的生物质前驱体颗粒a的平均粒径为5～8μm。

4.根据权利要求2所述的生物质硬碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，在s2中，过渡族金属盐为硝酸铁、硝酸镍、硝酸钴过渡族金属硝酸盐中的一种或两种；烘干温度为80～120℃；每毫升无水乙醇中溶入45～100mg过渡族金属盐，过渡族金属盐与生物质前驱体颗粒a的质量比为1～5:100；生物质前驱体颗粒b为生物质前驱体颗粒a表面负载有过渡族金属盐。

5.根据权利要求2所述的生物质硬碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，在s3中，有机碳为石油系树脂、酚醛树脂、环氧树脂中的至少一种；其中，有机碳的残炭值≤20％；有机碳与生物质前驱体颗粒b的质量比为5～10:100；压制成块状物的压强为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宪，林毛，刘正，李平，莫大幸，
申请(专利权)人：福建容钠新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：