【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电化学，具体涉及一种钠离子电池负极活性物质及其制备方法和应用以及钠离子电池负极材料。
技术介绍
1、二次电池是将太阳能、风能、潮汐能等清洁能源转化为化学能的重要媒介，可有效解决清洁能源地域性和间歇性的限制，实现能量的稳定储存与持续输出。现有二次电池体系如锂离子电池，具有能量密度高、循环稳定性好和自放电低等优点，在移动电子、通讯器材、电动装置以及电动汽车等方面已得到广泛使用，但在大规模储能中会受到锂资源紧缺的限制，开发新型高比能二次电池应对资源短缺是领域内研究重点。钠离子电池的应用不仅可以缓解全球锂资源供不应求的局面，缩小供需缺口；另一方面，丰富的钠盐储量和成熟的提取工艺共同决定了钠离子电池更低的材料成本以及成本波动幅度。
2、与锂离子电池工作原理相同，设计与研发出可以容纳钠离子稳定脱嵌的电极材料是钠离子电池商业化的关键。在学界，开发了多种钠离子电池负极材料包括转化反应材料、合金化材料、钛基材料和碳基材料。无定形碳基负极(包括硬碳和软碳)在钠离子电池中表现出较高的可逆比容量和较好的循环性能，自发现以来，研究人员对这类材料进行了大量的探索和研究。硬碳材料由于其比容量高、储钠电压低等优点成为钠离子二次电池最有应用前景的负极材料。但是目前生产硬碳的前驱体产碳率较低，导致硬碳材料成本高，制约了其商业应用。
3、近年来，关于废弃生物质通过简单操作制备出硬碳材料的相关研究，有效降低了其生产成本。微藻是一类在水中生长的种类繁多且分布极其广泛的低等生物，是光合效率最高的原始植物，与农作物相比，单位面积的产率高
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的硬碳材料前驱体产碳率低、成本较高及性能差等问题，提供一种钠离子电池负极活性物质及其制备方法和应用以及钠离子电池负极材料。本专利技术提供的钠离子电池负极活性物质可以实现钠离子电池负极可逆容量和首周库伦效率的共同提高。
2、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种钠离子电池负极活性物质的制备方法，该方法包括如下步骤：
3、(1)将小球藻在400-700℃下进行预碳化；
4、(2)将步骤(1)得到的预碳化产物在900-1500℃下进行焙烧；
5、(3)将步骤(2)得到的焙烧产物进行酸洗。
6、优选地，步骤(2)中，所述焙烧的温度为1000-1300℃。
7、本专利技术第二方面提供上述制备方法制得的钠离子电池负极活性物质，所述负极活性物质含有碳元素、氧元素、氮元素以及任选地磷元素，以所述负极活性物质的总量为基准，碳的摩尔含量为83-90％，氧的摩尔含量为8-16％，氮的摩尔含量为0.1-4％，磷元素的含量为0-3％，且所述负极活性物质的x射线衍射谱图中，2θ角为24.2±2°和43.6±2°处具有衍射峰。
8、本专利技术第三方面提供上述第二方面所述的钠离子电池负极活性物质在钠离子电池中的应用。
9、本专利技术第四方面提供一种钠离子电池负极材料，该负极材料含有负极活性物质和粘合剂，所述负极活性物质为上述第二方面所述的钠离子电池负极活性物质。
10、本专利技术基于成本较低的小球藻植物作为前驱体碳源，制备硬碳材料，将其作为钠离子电池负极活性物质应用于钠离子电池中，具有高的可逆容量和首周库伦效率。本专利技术提供了一种成本低廉且适用于工业化生产的钠离子电池负极材料的制备技术。
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1.一种钠离子电池负极活性物质的制备方法，该方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(1)中，
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，步骤(2)中，
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其中，
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的制备方法，其中，
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的制备方法，其中，步骤(3)中，
7.权利要求1-6中任意一项所述的制备方法制得的钠离子电池负极活性物质，所述负极活性物质含有碳元素、氧元素、氮元素以及任选地磷元素，以所述负极活性物质的总量为基准，碳的摩尔含量为83-90％，氧的摩尔含量为8-16％，氮的摩尔含量为0.1-4％，磷元素的含量为0-3％，且所述负极活性物质的X射线衍射谱图中，2θ角为24.2±2°和43.6±2°处具有衍射峰。
8.根据权利要求7所述的负极活性物质，其中，以所述负极活性物质的总量为基准，碳的摩尔含量为83-89％，氧的摩尔含量为10-16％，氮的摩尔含量为0.5-2％，磷元素的含量为0.1-0.
9.根据权利要求7或8所述的负极活性物质，其中，所述负极活性物质的层间距为0.36-0.38nm。
10.权利要求7-9中任意一项所述的钠离子电池负极活性物质在钠离子电池中的应用。
11.一种钠离子电池负极材料，该负极材料含有负极活性物质和粘合剂，其特征在于，所述负极活性物质为权利要求7-9中任意一项所述的钠离子电池负极活性物质。
...【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池负极活性物质的制备方法，该方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(1)中，
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，步骤(2)中，
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其中，
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的制备方法，其中，
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的制备方法，其中，步骤(3)中，
7.权利要求1-6中任意一项所述的制备方法制得的钠离子电池负极活性物质，所述负极活性物质含有碳元素、氧元素、氮元素以及任选地磷元素，以所述负极活性物质的总量为基准，碳的摩尔含量为83-90％，氧的摩尔含量为8-16％，氮的摩尔含量为0.1-4％，磷元素...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨宇翔，荣峻峰，袁颜霞，李欢，朱娜，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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