【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于二次电池，具体涉及钠离子电池负极，特别涉及一种生物质基交联制备的钠离子电池硬碳负极材料及其应用。
技术介绍
1、随着电动汽车、电子产品以及储能器件的快速发展，锂离子电池由于高能量密度和良好的循环稳定性在储能
一直占主导地位。然而受到锂资源高昂成本和分布不均衡性影响，这大大限制了其在大规模储能电网以及低成本储能器件方面的应用。相比之下，化学性质与锂元素相近的钠元素逐渐进入了人们的视野，钠离子电池由于其成本低廉、钠元素分布广泛以及我国储量丰富，在一定程度上可以缓解锂资源短缺的问题，同时也可以逐步替代具有安全隐患的铅酸电池。
2、现阶段实现高性能、低成本的钠离子电池仍然是一项巨大的挑战，尤其是钠离子电池硬碳负极材料被认作是电化学性能、成本控制以及资源可持续发展的最佳选择。硬碳作为非石墨碳之一，具有较大的层间距和丰富的缺陷以及多孔性，可以为na+提供丰富的活性位点，更为重要的是，硬碳作为钠离子电池负极材料具有较低的工作电压与较高的容量，满足了电池应用的安全性与功能性。
3、中国石油大学(华东)在cn115124025a中提供了一种硬碳材料及其制备方法和在钠离子电池中的应用，首先控制碳源粒径确保粒径均匀，然后采用“盐晶水热-闪烧”相协同的方法，通过盐晶水热过程将过渡金属盐渗透到碳源前体中，在闪烧碳化过程中以盐晶为模板精准调控硬碳材料的微观孔隙结构、表面化学成分和石墨化程度，形成更加稳定的有益于提高电化学性能的结构；通过闪烧碳化过程能够使盐晶周围局部温度高于硬碳基体材料，且金属阳离子能够催化碳原子
4、惠州亿纬锂能股份有限公司在cn115321514a中提供了一种硬碳材料及其制备方法与应用，所述硬碳材料掺杂有杂原子，所述杂原子包括n原子和m原子，所述m原子包括as、se、sb或te中至少两种的组合。所述硬碳材料能通过简单的合成工艺制备，且掺杂至少三种杂原子，通过杂原子间的协同作用，既能增大硬碳材料的层间距，又能引入缺陷位点，使硬碳材料的结构发生较大畸变，从而增加了钠离子的嵌入容量和吸附容量，使硬碳材料具备高克容量和高倍率性能。
5、整体来说，现有技术中使用生物质衍生制备的硬碳材料的方法不多，同时存在硬碳结构控制较低，性能较差的特点。本专利技术旨在克服以上问题，选取合适的方法，对生物质材料进行交联，合理控制硬碳表面的缺陷，提升硬碳负极材料的可逆容量与首周库伦效率。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供制备工艺简单，适用性经济可行，对于大规模工业化生产具有应用前景，具有优异的倍率性能，首周库伦效率高达83.0％的硬碳材料。具体来说，通过水热反应法将两种生物质基材料进行交联处理，使交联的生物质大分子结构能够在热解的过程中阻止小分子气体的释放，减小硬碳表面缺陷的形成，有助于电子的转移，提高硬碳负极材料的可逆容量与首周库伦效率。
2、本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种生物质基交联制备钠离子电池硬碳负极材料的方法，包括如下步骤：
4、(1)将一定质量的壳聚糖溶于乙酸溶液，搅拌使其充分溶解，配置壳聚糖溶液。
5、(2)将一定质量的纤维素加入壳聚糖溶液中，搅拌使其两者混合均匀。
6、(3)将上述混合溶液转移到水热反应釜中进行水热处理一定时间，待反应釜冷却至室温后，对水热产物进行离心、洗涤和干燥处理。
7、(4)将上述处理后的水热产物转移到高温管式炉中，在惰性气氛下进行高温热解碳化处理，得到硬碳材料。
8、进一步地，所述的乙酸溶液为1-2g/l,壳聚糖溶液浓度为5-12g/l。
9、进一步地，加入纤维素与壳聚糖质量之比为3:1-6:1。
10、进一步地，纤维素与壳聚糖质量比为5:1。
11、进一步地，纤维素与壳聚糖混合溶液水热反应温度为180-250℃，水热反应时间为12-48h。
12、进一步地，纤维素与壳聚糖混合溶液水热反应温度为200-240℃，水热反应时间为24-36h。
13、进一步地，高温热解碳化温度为1000-1800℃，升温速率为2-10℃/min，保温时间为2-10h。
14、进一步地，高温热解碳化温度为1300-1500℃，升温速率为5℃/min，保温时间为3-5h。
15、根据上述方法所制备的钠离子电池硬碳负极材料。
16、一种制备钠离子电池硬碳电极材料的方法，包括如下步骤：
17、将上述生物质基交联制备钠离子电池硬碳负极材料与导电剂乙炔黑、粘结剂羧甲基纤维素钠按照质量比8:1:1研磨成均匀的浆料，通过涂布器刮涂在铜箔上，保证活性物质质量1-1.5mg/cm2，得到钠离子电池硬碳负极电极片。
18、与现有技术相比，有益效果在于：
19、(1)本专利技术采用的原材料均为生物质基材料，具有来源广泛、价格低廉和绿色环保等优点，采用的方法制备工艺简单，适用性经济可行，对于大规模工业化生产具有应用前景。
20、(2)本专利技术通过将生物质基进行化学交联处理，高温热解碳化后制备的硬碳材料具有优异的倍率性能，首周库伦效率高达83.0％。
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1.一种生物质基交联制备钠离子电池硬碳负极材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种生物质基交联制备钠离子电池硬碳负极材料的方法，其特征在于，所述的乙酸溶液为1-2g/L,壳聚糖溶液浓度为5-12g/L。
3.根据权利要求1所述的一种生物质基交联制备钠离子电池硬碳负极材料的方法，其特征在于，加入纤维素与壳聚糖质量之比为3:1-6:1。
4.根据权利要求1或3所述的一种生物质基交联制备钠离子电池硬碳负极材料的方法，其特征在于，纤维素与壳聚糖质量比为5:1。
5.根据权利要求1所述的一种生物质基交联制备钠离子电池硬碳负极材料的方法，其特征在于，纤维素与壳聚糖混合溶液水热反应温度为180-250℃，水热反应时间为12-48h。
6.根据权利要求1或5所述的一种生物质基交联制备钠离子电池硬碳负极材料的方法，其特征在于，纤维素与壳聚糖混合溶液水热反应温度为200-240℃，水热反应时间为24-36h。
7.根据权利要求1所述的一种生物质基交联制备钠离子电池硬碳负极材料的方法，其特征在于，高温热
8.根据权利要求1或7所述的一种生物质基交联制备钠离子电池硬碳负极材料的方法，其特征在于，高温热解碳化温度为1300-1500℃，升温速率为5℃/min，保温时间为3-5h。
9.根据权利要求1-8任一项所述方法所制备的钠离子电池硬碳负极材料。
10.一种钠离子电池硬碳负极电极，其特征在于，该电极浆料包括权利要求9所述的钠离子电池硬碳负极材料，导电剂乙炔黑和粘结剂羧甲基纤维素钠。
...【技术特征摘要】
1.一种生物质基交联制备钠离子电池硬碳负极材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种生物质基交联制备钠离子电池硬碳负极材料的方法，其特征在于，所述的乙酸溶液为1-2g/l,壳聚糖溶液浓度为5-12g/l。
3.根据权利要求1所述的一种生物质基交联制备钠离子电池硬碳负极材料的方法，其特征在于，加入纤维素与壳聚糖质量之比为3:1-6:1。
4.根据权利要求1或3所述的一种生物质基交联制备钠离子电池硬碳负极材料的方法，其特征在于，纤维素与壳聚糖质量比为5:1。
5.根据权利要求1所述的一种生物质基交联制备钠离子电池硬碳负极材料的方法，其特征在于，纤维素与壳聚糖混合溶液水热反应温度为180-250℃，水热反应时间为12-48h。
6.根据权利要求1或5所述的一种生...
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