一种硬碳负极材料及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种硬碳负极材料及其制备方法和用途，所述制备方法包括：将碳源前驱体进行酸洗脱灰，然后在含氧气氛下依次进行氧化固化和深度氧化，所述氧化固化的温度低于深度氧化的温度，得到氧化前驱体；将氧化前驱体在惰性气氛中依次进行热解和高温碳化，得到硬碳负极材料。本发明专利技术通过对碳源前驱体进行氧化固化和深度氧化，前者可增加原料分子量，提高软化温度，避免直接采用较高温度氧化时传质速率慢，氧化不均匀的问题，再经深度氧化交联，获得氧化程度高、交联结构复杂的氧化前驱体，再经热解和高温碳化，提高碳层的无序度和晶面间距，从而提高负极材料的储钠性能，容量和倍率性能优异；所述方法操作简便，原料及工艺成本较低，适用范围广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电池电极材料，涉及一种硬碳负极材料及其制备方法和用途。

技术介绍

1、目前，锂离子电池因具有较高的能量密度和优异的安全性能，被广泛应用于移动电子设备、，新能源汽车、电动工具等领域。然而，由于锂资源有限且价格昂贵，因而限制了锂离子电池在大规模储能系统中的应用。相对锂而言，钠资源在地壳中储量丰富且价格低廉，钠离子电池在大规模储能系统中具有广泛的应用前景，有望应用于下一代大规模储能器件。

2、由于钠离子的半径比锂离子半径大，很难嵌入石墨负极的层间距中，石墨负极不宜作为钠离子电池的负极材料，使得负极材料成为制约锂离子电池发展的主要问题之一。无定型碳材料由于其石墨化程度低，无序程度高，碳层间距大，使其具有较高的储钠容量，作为钠离子电池的负极材料极具应用前景。

3、硬碳作为一类无定型的碳材料，具有乱序弯曲的碳层，能够实现插层、吸附和填孔多种方式储钠，具有较高的容量，其原料来源主要是各种碳源，包括高分子化合物、生物质、有机质等，其中常用的有机质包括沥青、煤等，但沥青等原料直接碳化通常会形成有序度高的软碳材料，晶面间距小，储钠容量偏低本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述碳源前驱体包括煤焦油沥青、石油沥青、煤或重质碳中任意一种或至少两种的组合；

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述酸洗脱灰采用的酸液包括盐酸和/或氢氟酸，优选为先使用盐酸洗涤，再使用氢氟酸洗涤；

4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述含氧气氛中氧气的浓度为10～100％；

5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述氧化固化的温...

【技术特征摘要】

1.一种硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述碳源前驱体包括煤焦油沥青、石油沥青、煤或重质碳中任意一种或至少两种的组合；

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述酸洗脱灰采用的酸液包括盐酸和/或氢氟酸，优选为先使用盐酸洗涤，再使用氢氟酸洗涤；

4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述含氧气氛中氧气的浓度为10～100％；

5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述氧化固化的温度低于碳源前驱体的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈兆辉，顾兴龙，陈晓煜，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：