【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及储能，具体涉及一种硬碳材料及其制备方法和应用、一种钠离子电池负极材料。
技术介绍
1、钠离子电池和锂离子电池类似，是一种摇椅式电池。得益于钠资源的丰富储量，以及钠离子电池高安全性和优异的低温性能，钠离子电池被认为是锂离子电池的良好补充。钠离子电池因此迎来了空前的发展，其中硬碳被认为是钠离子电池的有效负极活性材料。但是，硬碳工艺路线长，产品指标严苛，构效关系复杂，硬碳材料的性能很大程度上取决于前驱体本身性质，目前尚未找到满足工业化前驱体及制备方法，极大影响钠离子电池的工业化。
2、全世界范围内，每年产生约1.5亿吨废旧纺织品，中国的废旧纺织品可以达到2600多万吨，且中国废旧纺织品的存量早已超过2亿吨。然而，其中大部分纺织品或被焚烧、或被填埋，严重污染大气、地表水和地下水。这是极大的资源浪费。
3、纺织品主要是各种纤维编织而成，包括棉、麻、羊毛、丝、化学纤维等，其中化学纤维包括聚酯纤维、尼龙、腈纶、丙烯腈、聚酰亚胺、亚麻胶、涤纶等。它们都是高分子材料，且大部分含有n元素，是制备硬碳材料的良好原料。且每吨废旧纺织品的价格在800元左右，堪比廉价生物质，利用废旧织物制备高性能硬碳，满足可持续发展要求，具备工业化的的前景。
4、cn116705999a公开了一种基于废弃织物再资源化的钠离子电池硬碳基负极材料的制备方法，采用废弃织物制备硬碳，包括：(1)废弃织物预处理；(2)废弃织物预热解；(3)废弃织物的热解；然后将制备得到的硬碳材料用于钠离子电池的负极材料中。该方法虽然同样是利用废旧织
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了提供一种具有优异的导电性和稳定性的硬碳材料以及提供一种产品得率更高的硬碳材料制备方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术的第一方面提供一种制备硬碳材料的方法，包括以下步骤：
3、(1)将纺织材料加热熔融，得到熔融包覆前驱体；所述纺织材料中以元素计的杂元素含量为1-10wt％；所述纺织材料的尺寸满足能够通过100目的中国标准筛而不能通过500目的中国标准筛；
4、(2)在保护气氛i存在下，将所述熔融包覆前驱体进行第一煅烧处理，得到预碳化材料；
5、(3)将所述预碳化材料进行浸酸处理，得到酸洗材料；
6、(4)在保护气氛ii存在下，将所述酸洗材料进行第二煅烧处理，得到硬碳材料；
7、其中，在步骤(1)中，所述纺织材料包含组分a和组分b，且所述组分a和组分b的含量质量比为1：0.05-19；
8、所述组分a选自聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇缩醛纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、聚氨酯纤维、聚丁烯腈纤维、聚醚纤维、聚酰亚胺纤维中的至少一种；
9、所述组分b选自纯棉织物、麻织物、羊毛织物、蚕丝织物中的至少一种。
10、本专利技术的第二方面提供由前述第一方面所述的方法制备得到的硬碳材料。
11、本专利技术的第三方面提供前述第二方面所述的硬碳材料在钠离子电池领域中的应用。
12、本专利技术的第四方面提供一种钠离子电池负极材料，该钠离子电池负极材料中含有：导电剂、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、前述第二方面所述的硬碳材料。
13、本专利技术提供的技术方案至少具有以下优势：
14、(1)本专利技术提供的技术方案充分利用不同种类纺织材料的优势，利用杂元素使硬碳材料具有更好的导电性，并且采用熔融包覆法，让硬碳材料在碳化后拥有更稳定的表面，有利于提升材料乃至电池的整体循环稳定性。
15、(2)本专利技术在得到预碳化的材料之后，还使用酸处理法除去其中的金属及杂质，能够显著提升产品的得率和产品品质。
16、(3)本专利技术提供的技术方案优选选用废旧的纺织材料作为原料，绿色环保、来源广泛、成本低廉，可满足大规模工业化生产。最终实现低成本大规模制备高性能硬碳材料，将其用于制作钠离子电池负极材料，有助于推动钠离子电池的产业化发展进程。
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1.一种制备硬碳材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述纺织材料为聚酰亚胺纤维和纯棉织物的组合，且所述聚酰亚胺纤维和所述纯棉织物的含量重量比为1：1-9。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述加热熔融的温度为150-330℃。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述第一煅烧处理的条件包括：温度为350-600℃，时间为0.5-2h，升温速率为5-20℃/min；
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，进行所述浸酸处理采用的酸液为盐酸溶液和/或硫酸溶液，且所述酸液中氢离子的浓度为1-6mol/L。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述第二煅烧处理的条件包括：温度为700-1700℃，时间为1-4h，升温速率为1-5℃/min；
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第二煅烧处理的温度比所述第一煅烧处理的温度高500-800℃。<...
【技术特征摘要】
1.一种制备硬碳材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述纺织材料为聚酰亚胺纤维和纯棉织物的组合，且所述聚酰亚胺纤维和所述纯棉织物的含量重量比为1：1-9。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述加热熔融的温度为150-330℃。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述第一煅烧处理的条件包括：温度为350-600℃，时间为0.5-2h，升温速率为5-20℃/min；
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，进行所述浸酸处理采用的酸液为盐酸溶液和/或硫...
【专利技术属性】
技术研发人员：应道发，陆佳政，李波，吴传平，陈宝辉，韦韩信，陈扩，蔡金，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：
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