一种热力耦合制备硬炭材料的方法及其应用技术

本发明专利技术属于电池技术领域，涉及一种热力耦合制备硬炭材料的方法及其应用，通过对碳前驱体进行热处理，再利用热压碳化中热场和力场耦合作用在较低的600‑2400℃碳化温度和1‑900Mpa的压力条件下，制备高振实密度、高性能的硬炭材料，该硬碳材料能制作硬碳极片；该方法与单一热场制备的硬炭材料相比能同时实现初始库伦效率、可逆容量、倍率性能和循环稳定性的显著提高，以及降低离子储存电位；在力场的作用下能显著降低硬炭石墨化所需要的碳化温度，降低能耗和成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于钠离子电池，尤其涉及一种热力耦合制备硬炭材料的方法及其应用。

技术介绍

1、随着工业化进程的加速，对传统化石能源的需求不断增加，这导致全球气候变化和环境污染问题日益严重。迫切需要开发绿色、高效和廉价的新型电化学储能技术推动能源向低碳化、零碳化转型。在众多下一代锂离子电池技术中，钠离子电池具有低成本、高的安全性和宽温域性能，在大规模储能领域表现出极大的优势。作为钠离子电池的重要组成部分，负极材料的选择和设计决定钠离子电池的电化学性能。相比于合金型和转化型负极材料，炭材料凭借成本低、结构可调和物化性质稳定等优势被当作理想的负极材料广泛研究。其中，硬炭具有随机取向、扭曲的石墨烯纳米片和非晶纳米石墨畴，还包括丰富的边缘/缺陷、空隙和尺寸不同的孔隙，为钠离子在低电位下储存(～0.1v)提供更多的活性位点。然而，传统的硬炭负极材料存在低离子存储电位、高比容量、高倍率性能、高首次库伦效率难以同时满足的问题，严重制约其能量密度的提升。通过调控热场中碳化温度可以优化硬炭微观结构，改善电化学性能。通常，高的碳化温度促进碳层石墨化发育，降低缺陷和构建闭孔结构，进而本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种热力耦合制备硬炭材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种热力耦合制备硬炭材料的方法，其特征在于：所述硬炭前驱体为葡糖糖、蔗糖、乳糖、果糖、明胶、麦芽糖、纤维素、木质素、酚醛树脂中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的一种热力耦合制备硬炭材料的方法，其特征在于：所述气氛为空气、氧气、氩气、氮气、氨气中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种热力耦合制备硬炭材料的方法，其特征在于：所述S2中的温度最好控制在850-1050℃之间，碳化时间最好控制在1-4h，升温速率最好控制在5-20℃/min，压力最好控制在5-3...

【技术特征摘要】

1.一种热力耦合制备硬炭材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种热力耦合制备硬炭材料的方法，其特征在于：所述硬炭前驱体为葡糖糖、蔗糖、乳糖、果糖、明胶、麦芽糖、纤维素、木质素、酚醛树脂中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的一种热力耦合制备硬炭材料的方法，其特征在于：所述气氛为空气、氧气、氩气、氮气、氨气中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种热力耦合制备硬炭材料的方法，其特征在于：所述s2中的温度最好控制在850-1050℃之间，碳化时间最好控制在1-4h...

【专利技术属性】
技术研发人员：何春年，孙宗富，陈彪，赵乃勤，张宁，李文，刘桦葳，罗梓柯，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：