一种基于导热介质的淀粉基硬炭材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于钠离子电池技术领域，提供了一种基于导热介质的淀粉基硬炭材料及其制备方法和应用。本发明专利技术的制备方法包含如下步骤：对导热介质进行球磨或冷冻干燥处理，得到预处理导热介质；将炭前驱体和预处理导热介质混合后，在翻滚处理的条件下进行预氧化处理，随后分离导热介质和氧化产物；在保护气氛下对氧化产物顺次进行炭化、酸洗处理，得到淀粉基硬炭材料。本发明专利技术的导热介质可物理隔离淀粉颗粒，防止其团聚；导热介质与翻滚处理有助于传导热量，提高淀粉氧化效率；导热介质易于分离，可重复使用。所得硬炭负极材料保持球形形貌，具有高可逆容量和首次库伦效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钠离子电池，尤其涉及一种基于导热介质的淀粉基硬炭材料及其制备方法和应用。

技术介绍

1、日益增长的能源需求促进了安全、廉价、可规模化的高性能电池技术的发展。锂离子电池因锂资源储量有限且分布不均，难以满足需求。钠离子电池与锂离子电池具有相似的特性，表现出极具潜力的应用前景。然而，na+的半径比li+大。石墨作为锂离子电池成熟的商用负极材料，na+难以在石墨层之间插层，且钠的石墨插层化合物的热力学性质不稳定。因此，亟需开发高性能负极材料以满足钠离子电池的实际应用。

2、硬炭(hcs)具有较大的层间距，丰富的缺陷及内部孔隙等优点，是最具应用前景的钠离子电池负极材料。淀粉作为来源广泛的生物质材料，产量丰富，成本较低，是制备硬炭材料的理想前驱体，且淀粉本身具有球形形貌，在制备硬炭时得以保留，为钠离子的嵌入和脱出提供大量活性位点，有利于提高电池的首次库伦效率及可逆比容量。然而，淀粉直接高温炭化会出现发泡和融并现象。为避免淀粉炭化时的发泡现象，需要在炭化前进行长时间的氧化交联处理。传统工艺如空气氧化处理，淀粉颗粒与空气的接触有限，氧化效果不佳，本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于导热介质的淀粉基硬炭材料的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述淀粉为马铃薯淀粉、木薯淀粉、豌豆淀粉、小麦淀粉、高粱淀粉、大米淀粉或玉米淀粉。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述干燥处理的温度为30～90℃，干燥处理的时间为2～36h；

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述球磨的转速为100～800r/min，球磨的时间为1～24h，球磨后过筛，过筛目数为100～500目。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述冷...

【技术特征摘要】

1.一种基于导热介质的淀粉基硬炭材料的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述淀粉为马铃薯淀粉、木薯淀粉、豌豆淀粉、小麦淀粉、高粱淀粉、大米淀粉或玉米淀粉。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述干燥处理的温度为30～90℃，干燥处理的时间为2～36h；

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述球磨的转速为100～800r/min，球磨的时间为1～24h，球磨后过筛，过筛目数为100～500目。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述冷冻干燥处理的过程中添加表面活性剂，表面活性剂为聚醚，聚醚与导热介质的质量比为0.015～0.05：1；所述冷冻干燥处理的温度为-50～-40℃，冷冻干燥处理的时间为6～24h；冷冻干燥...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亚鑫，曹志鹏，石利泺，董良，鞠治成，庄全超，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：