一种MOF衍生的筛分型碳钠电负极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术创造涉及钠离子电池技术领域，尤其涉及了一种MOF衍生的筛分型碳钠电负极材料及其制备方法和应用，所述制备方法包括：MOF衍生的多孔碳材料前驱体的制备和筛分型碳负极材料的制备，所述MOF衍生的多孔碳材料前驱体由MOF材料与氮源经热处理改性制备得到；所述筛分型碳负极材料是由MOF衍生的多孔碳材料前驱体经两次相同温度、不同碳源气的化学气相沉积过程制备得到；所述MOF衍生的筛分型碳钠电负极材料具有丰富闭孔结构且闭孔结构中微孔的孔径可调，用于钠离子电池中，首圈可逆容量419mAh/g，首次库伦效率89%，‑30℃下容量保持率可达75%，与现有技术相比，解决了现有技术无法做到兼具丰富闭孔结构和孔径可调，导致钠离子电池能量密度差、低温性能差的技术问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术创造涉及钠离子电池，尤其涉及了一种mof衍生的筛分型碳钠电负极材料及其制备方法和应用。

技术介绍

1、随着全球能源结构转型以及新能源技术需求的日益增长，钠离子电池因其资源丰富，成本低廉及优越的低温和快充特性，被认为是锂离子电池的一种潜在替代品。特别是在大规模储能系统和电动汽车动力系统中，钠离子电池展现出了广阔的应用前景。作为钠离子电池的核心组成部分之一，负极材料直接影响着电池的整体性能。其中，硬碳作为一种钠离子电池负极材料，因其具有高比容量，更加丰富的储钠活性位点，良好的稳定循环性和优异的倍频性能而备受关注。

2、硬碳材料由于其独特的孔隙结构，可以提供多种储钠机制，包括嵌入式反应，电解液表面的电容型吸附，以及通过闭孔中的原子团簇形式储钠。然而，传统硬碳材料的孔隙结构通常较为随机，微孔占比低，导致其实际应用受限于较低的能量密度和较差的低温循环稳定性。当前，提高硬碳材料储钠性能的主要研究方向集中在优化其孔隙结构上，尤其是闭孔结构的设计，在低电位下，钠离子可以在闭孔结构内形成团簇，贡献出占比极大的平台容量。同时在低温条件下，离子扩散和电化学本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种MOF衍生的筛分型碳钠电负极材料的制备方法，包括MOF衍生的多孔碳材料前驱体的制备和筛分型碳负极材料的制备，其特征在于，所述MOF衍生的多孔碳材料前驱体由MOF材料与氮源经热处理改性制备得到，其中，所述MOF材料与氮源的掺杂质量比为1：0.3-1：2，所述热处理的温度为600-800℃；

2.根据权利要求1所述的MOF衍生的筛分型碳钠电负极材料的制备方法，其特征在于，所述碳源气包括芳香族碳氢化合物蒸汽和C1-C3碳氢化合物，所述芳香族碳氢化合物蒸汽为第一次化学气相沉积过程中的碳源气，通气速率为5-300 ml/min；所述C1-C3碳氢化合物为第二次化学气相沉积过程中...

【技术特征摘要】

1.一种mof衍生的筛分型碳钠电负极材料的制备方法，包括mof衍生的多孔碳材料前驱体的制备和筛分型碳负极材料的制备，其特征在于，所述mof衍生的多孔碳材料前驱体由mof材料与氮源经热处理改性制备得到，其中，所述mof材料与氮源的掺杂质量比为1：0.3-1：2，所述热处理的温度为600-800℃；

2.根据权利要求1所述的mof衍生的筛分型碳钠电负极材料的制备方法，其特征在于，所述碳源气包括芳香族碳氢化合物蒸汽和c1-c3碳氢化合物，所述芳香族碳氢化合物蒸汽为第一次化学气相沉积过程中的碳源气，通气速率为5-300 ml/min；所述c1-c3碳氢化合物为第二次化学气相沉积过程中的碳源气，通气速率≥10ml/min。

3.根据权利要求2所述的mof衍生的筛分型碳钠电负极材料的制备方法，

4.根据权利要求2所述的mof衍生的筛分型碳钠电负极材料的制备方法，其特征在于，所述c1-c3碳氢化合物为甲烷、乙烷、乙炔或丙烷。

5.根据权利要求1所述的m...

【专利技术属性】
技术研发人员：褚悦，杨晨旭，杨全红，张俊，陶莹，王琪，张一波，
申请(专利权)人：钠坤碳源天津科技有限公司，
类型：发明
国别省市：