【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及基于拐枣类的生物质硬碳材料、制备方法及钠离子电池，属于钠离子电池。
技术介绍
1、能源是人类活动的物质基础，随着社会进步和人口增长，人们对能源的需求量与日俱增，而电池作为能量储存和转换装置，逐渐受到重视。在众多的二次电池中，锂离子电池凭借其高比能量、长循环寿命等优点，获得了广泛的关注。然而，地球上有限的锂资源储量导致其高昂的成本，这限制了锂离子电池在大规模储能领域的应用。相比之下，钠离子电池的原材料储量充足，具备成本低廉且性能良好等优点，是另一类极有潜力的电池体系。
2、为了满足大规模储能对于开发高能量密度钠离子电池的发展需求，需要对现今钠离子电池的电极材料进行进一步优化。碳材料来源广泛、安全无毒、成本低廉，被认为是合适的钠离子电池负极材料之一，其中硬碳材料具备较大的碳层间距，可以更好地容纳钠离子的脱嵌，被认为是最具发展前景的钠离子电池负极材料。生物质硬碳材料具有环境友好、分布广泛、成本低、导电性好、可再生等优点，且本身具备特殊的微观结构，可能含有丰富的异质元素，能够实现异质元素的原位掺杂，具备实现良好电化学性能的特性，因而被广泛应用于储能领域。目前已有松子壳、花生壳、椰子壳、海藻等作为生物质原料制备硬碳材料的报道，但是现有生物质硬碳材料的制备过程较为复杂，所制备的硬碳材料性能稳定性较差。
3、因此，亟需开发出一种制备方法简单、成本低廉、储钠容量高、稳定性好的生物质硬碳材料。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供基于拐枣类的生物
2、为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下。
3、基于拐枣类的生物质硬碳材料的制备方法，方法步骤包括：
4、（1）将鼠李科生物质材料拐枣用去离子水洗涤后真空干燥；
5、（2）在保护气体气氛下，将干燥后材料在高温炉中高温碳化，碳化时首先升温至100~400℃预碳化2~3小时，再升温至900~1200℃碳化2~5小时，碳化结束后降温冷却，得到碳化后的材料；
6、（3）将碳化后材料研磨成粉末状，得到粉末材料；
7、（4）将粉末材料在浓度为0.5~2m的碱溶液中搅拌12~24小时，然后用去离子水洗涤至中性，真空干燥，得到基于拐枣类的生物质硬碳材料。
8、优选的，步骤（1）中，所述拐枣的使用部位包括枝条、果梗和枳椇子。
9、优选的，步骤（1）中，真空干燥温度为60~120℃，时间为8~24小时。
10、优选的，步骤（2）中，所述保护气体为氮气或惰性气体（元素周期表上所有0族元素对应的气体单质）；保护气体流速为100~300sccm。
11、优选的，步骤（2）中，预碳化温度为200~300℃，碳化温度为1100~1200℃。
12、优选的，步骤（2）中，升温速率为1~5℃/min，降温速率为6~10℃/min。
13、优选的，步骤（4）中，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氨水。
14、优选的，步骤（4）中，真空干燥温度为60~120℃，时间为8~24小时。
15、基于拐枣类的生物质硬碳材料，所述材料通过以上方法制备得到；所述材料的孔径为0.1~2nm，孔体积为0.1~1.2mm3/g，比表面积为30~120m2/g。
16、一种钠离子电池，所述电池的负极材料为本专利技术所述的基于拐枣类的生物质硬碳材料。
17、优选的，所述电池的电解液包括选自naclo4、napf6、natfsi和nabf4的钠盐以及选自碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、二甘醇二甲醚和乙二醇二甲醚的非水溶剂。更优选的，所述电解液为含有1m napf6的乙二醇二甲醚。
18、有益效果
19、本专利技术通过控制碳化温度来控制材料的石墨化程度，并通过碱洗处理去除生物质前驱体中的无机金属杂质，从而减少这些杂质不可控地分解以及对材料电化学性能和孔隙结构的负面影响。制备得到的硬碳材料具备独特的孔隙结构和合适的比表面积，作为电池负极材料时具备良好的脱钠、嵌钠能力，倍率性能优异，具有一定的商业化前景和社会效益。将拐枣转化为钠离子电池负极用生物质硬碳可以有效节约资源、降低电池成本。
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1.基于拐枣类的生物质硬碳材料的制备方法，其特征在于：方法步骤包括：
2.如权利要求1所述的基于拐枣类的生物质硬碳材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述拐枣的使用部位包括枝条、果梗和枳椇子。
3.如权利要求1所述的基于拐枣类的生物质硬碳材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述保护气体为氮气或惰性气体；保护气体流速为100~300sccm。
4.如权利要求1所述的基于拐枣类的生物质硬碳材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，预碳化温度为200~300℃，碳化温度为1100~1200℃。
5.如权利要求1所述的基于拐枣类的生物质硬碳材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，升温速率为1~5℃/min，降温速率为6~10℃/min。
6.如权利要求1所述的基于拐枣类的生物质硬碳材料的制备方法，其特征在于：步骤（4）中，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氨水。
7.如权利要求1所述的基于拐枣类的生物质硬碳材料的制备方法，其特征在于：真空干燥温度为60~120℃，时间为8~24小时。
8.基于拐枣
9.一种钠离子电池，其特征在于：所述电池的负极材料为权利要求8所述的基于拐枣类的生物质硬碳材料。
10.如权利要求9所述的一种钠离子电池，其特征在于：所述电池的电解液包括选自NaClO4、NaPF6、NaTFSI和NaBF4的钠盐以及选自碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、二甘醇二甲醚和乙二醇二甲醚的非水溶剂。
...【技术特征摘要】
1.基于拐枣类的生物质硬碳材料的制备方法，其特征在于：方法步骤包括：
2.如权利要求1所述的基于拐枣类的生物质硬碳材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述拐枣的使用部位包括枝条、果梗和枳椇子。
3.如权利要求1所述的基于拐枣类的生物质硬碳材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述保护气体为氮气或惰性气体；保护气体流速为100~300sccm。
4.如权利要求1所述的基于拐枣类的生物质硬碳材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，预碳化温度为200~300℃，碳化温度为1100~1200℃。
5.如权利要求1所述的基于拐枣类的生物质硬碳材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，升温速率为1~5℃/min，降温速率为6~10℃/min。
6.如权利要求1所述的基于拐枣类的生物质硬碳材料的制...
【专利技术属性】
技术研发人员：白莹，李雨，吴川，施婧，李莹，吴锋，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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