【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新能源材料，尤其涉及一种用于二次电池的糖类衍生碳球电极材料的制备。
技术介绍
1、随着化石燃料的大规模使用，伴随而来的环境污染、温室气体等问题已经对人类的生存环境发起了严峻的挑战。因此，发展大规模储能技术是一项缓解对化石燃料依赖的有效途径。钠/钾资源凭借其丰富的储量，广泛的分布以及低廉的成本使得钠/钾离子电池有望成为大规模储能的装置。同时，钠，钾与锂处于同一主族，在化学性质方面有许多相似之处，锂离子电池成功地应用经验也可为钠/钾离子电池提供相应的技术借鉴。石墨，作为一种典型的负极材料已经在锂离子电池中得以广泛的应用，而na+/k+由于较大的离子半径与热力学因素使得他们不能可逆地嵌入到石墨层中，故负极材料在一定程度上限制了钠/钾离子电池的发展。目前报道的低成本且容量优异的硬碳材料成为钠/钾离子电池商业化的最具前景的候选材料。但在长期循环过程中较低的初始库伦效率（ice）和不可避免的结构变形阻碍了硬碳材料商业化的实行，其中ice与所形成sei膜的结构与性质有密切的关系进而影响电池的能量密度，而结构的形变不利于电池的循环寿命与倍率性能。因此，如何优化硬碳材料结构，提升电池循环过程中的首周库伦效率（ice），与循环稳定是利用硬碳电极材料的关键。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种糖类与酸水热衍生的碳球材料的制备方法及应用。该方法操作简单、反应温度低、条件易控制，制备的硬碳碳球具有规则的球形形貌，不易发生结构变形，从而实现了高首效，循环性好的特性。
2、
3、一种糖类与酸水热衍生的碳球材料的制备方法，先将糖源溶于去离子水中，搅拌至溶液呈澄清状态，再加入酸，继续搅拌，再进行超声，至溶液均匀后再进行水热反应，反应结束后自然冷却至室温，反复多次洗涤、烘干，得到糖类水热衍生的碳球前体。再将该碳球前体放于管式炉中，在惰性气氛保护下，烧结，即可得到硬碳碳球纳米粉体。
4、进一步地，所述糖类与酸摩尔比控制在1:0.1-1:1。
5、进一步地，所述糖类溶液的深度为0.1-3 mol/l。
6、进一步地，所述糖类为葡萄糖，蔗糖，淀粉，纤维素中的一种，酸为植酸、柠檬酸、抗坏血酸中的一种。
7、进一步地，所述搅拌转速为1000-3000 rpm，超声时间为1-10 h。
8、进一步地，所述水热反应温度为120-220 ℃， 时间为6-24 h。
9、进一步地，所述洗涤方式为抽滤或离心洗涤。
10、进一步地，所述洗涤、烘干的过程为：先用去离子水洗涤数次，再用乙醇洗涤数次，并且60-120 ℃条件下真空烘干，时间为6-12 h。
11、进一步地，所述烧结时的惰性保护气氛为氩气、氮气中的一种。
12、进一步地，所述烧结温度为800-1500 ℃，升温速率为0.5-10 ℃/min，烧结时间为1-12 h。
13、本专利技术通过优化糖类与酸的种类以及反应物摩尔比例可以获得一系列具有球形微观形貌结构的硬碳碳球粉体。所制备的硬碳碳球粉体能用锂离子电池/钠离子电池/钾离子电池。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种糖类衍生碳球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：先将糖类溶于去离子水中，搅拌至溶液呈澄清状态，再加入酸，继续搅拌，再进行一段时间的超声，至溶液均匀后进行水热反应，反应结束后自然冷却至室温，反复多次洗涤、烘干，得到水热碳球前驱体。再将所得粉体放于管式炉中，在惰性气氛保护下，烧结，即可得到产物碳球纳米粉体。
2.根据权利要求1所述的糖类衍生碳球材料的制备方法，其特征在于，所述糖类与酸摩尔比控制在1:0.1-1:1。
3.根据权利要求1所述的糖类衍生碳球材料的制备方法，其特征在于，所述糖类为葡萄糖，蔗糖，淀粉，纤维素中的一种，酸为植酸、柠檬酸、抗坏血酸中的一种。
4.根据权利要求1所述的糖类衍生碳球材料的制备方法，其特征在于，所述糖类溶液的浓度为0.1-3 mol/L。
5.根据权利要求1所述的糖类衍生碳球材料的制备方法，其特征在于，所述搅拌转速为1000-3000 rpm。
6.根据权利要求1所述的糖类衍生碳球材料的制备方法，其特征在于，所述超声时间为1-10 h。
7.根据权利要求1所述的糖类衍生碳球
8.根据权利要求1所述的糖类衍生碳球材料的制备方法，其特征在于，所述洗涤方式为抽滤或离心洗涤。
9.根据权利要求1所述的糖类衍生碳球材料的制备方法，其特征在于，所述洗涤、烘干的过程为：先用去离子水洗涤数次，再用乙醇洗涤数次，并且60-120 ℃条件下真空烘干，时间为6-12 h。
10.根据权利要求1所述的糖类与酸水热衍生的碳球材料的制备方法，其特征在于，所述烧结时的惰性保护气氛为氩气、氮气中的一种。
11.根据权利要求1所述的糖类衍生碳球材料的制备方法，其特征在于，所述烧结温度为800-1500 ℃，升温速率为0.5-10 ℃/min，烧结时间为1-12 h。
...【技术特征摘要】
1.一种糖类衍生碳球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：先将糖类溶于去离子水中，搅拌至溶液呈澄清状态，再加入酸，继续搅拌，再进行一段时间的超声，至溶液均匀后进行水热反应，反应结束后自然冷却至室温，反复多次洗涤、烘干，得到水热碳球前驱体。再将所得粉体放于管式炉中，在惰性气氛保护下，烧结，即可得到产物碳球纳米粉体。
2.根据权利要求1所述的糖类衍生碳球材料的制备方法，其特征在于，所述糖类与酸摩尔比控制在1:0.1-1:1。
3.根据权利要求1所述的糖类衍生碳球材料的制备方法，其特征在于，所述糖类为葡萄糖，蔗糖，淀粉，纤维素中的一种，酸为植酸、柠檬酸、抗坏血酸中的一种。
4.根据权利要求1所述的糖类衍生碳球材料的制备方法，其特征在于，所述糖类溶液的浓度为0.1-3 mol/l。
5.根据权利要求1所述的糖类衍生碳球材料的制备方法，其特征在于，所述搅拌转速为1000-3000 rpm。
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【专利技术属性】
技术研发人员：李丽，侴术雷，刘争光，姚浩，
申请(专利权)人：温州大学碳中和技术创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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