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一类高比容量硬碳负极材料的制备方法及应用技术

技术编号:43658399 阅读:15 留言:0更新日期:2024-12-13 12:50
本发明专利技术属于电池材料合成技术领域,公开了一类高比容量硬碳负极材料的制备方法及应用。制备方法是,将柠檬酸、乙二酰二胺、蔗糖按比例分散在溶剂中,在一定温度下原位聚合并充分固化,前驱体在惰性气体保护下高温碳化,自然降温后得到PCO‑Su硬碳负极材料。本发明专利技术提供的PCO‑Su硬碳负极材料具有高比容量和电化学循环稳定的特性,储锂可逆比容量为227mAh·g<supgt;‑1</supgt;;储钠可逆比容量高达422mAh·g<supgt;‑1</supgt;,在50mA·g<supgt;‑1</supgt;的电流密度下循环100周之后,容量保持率超过95%。适用于商业锂、钠离子电池负极。本发明专利技术公开的硬碳负极材料制备方法简单易控、成本低廉,具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电池材料合成,具体涉及一类高比容量硬碳材料的制备方法及其在锂离子电池和钠离子电池负极的应用。


技术介绍

1、负极材料对二次电池的能量密度、循环寿命等至关重要,是提升电池整体性能、拓展应用范围的关键因素。以锂离子电池为例,现有技术中广泛采用石墨作为负极材料,因其优异的可逆比容量、良好的导电性及稳定的循环性能,使得锂离子电池具有高能量密度和长寿命,广泛应用于移动通信设备、电动汽车和大规模储能系统。然而,石墨负极材料在实际应用中存在理论比容量受限、首次库伦效率低、结构稳定性不足以及与电解液相容性差等问题,难以同时满足高比容量、高稳定性和低成本的要求。钠离子电池作为锂离子电池的理想替代品,具有资源丰富、成本低廉及安全性高等优势。但钠离子的半径远大于锂离子的半径,导致钠离子难以在石墨负极中实现高效的嵌入与脱出,限制了其储存能力。因此,急需开发更为优异的负极材料来提高二次电池的综合性能。

2、硬碳是一种高度无序、层间距较大、缺陷丰富且在高温下难以石墨化的碳材料,因其良好的结构稳定性、合适的工作电位、高的首次库仑效率与可逆比容量,被认为是锂离子本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一类高比容量硬碳负极材料的制备方法,其特征在于,利用二维聚合物诱导蔗糖分子在高温碳化过程中形成局部结构无序化且富含闭合孔隙的非晶相碳,该结构提供了大量活性组分的储存位点,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的高比容量硬碳负极材料的制备方法,其特征在于,所述柠檬酸和乙二酰二胺的物质的量之比为2:3;所述柠檬酸和蔗糖的物质的量之比为2:1。

3.根据权利要求1所述的高比容量硬碳负极材料的制备方法,其特征在于,所述溶剂为无水甲醇、无水乙醇、异丙醇、丙酮、二甲基亚砜、乙酸乙酯中的一种或两种以上。

4.根据权利要求1所述的高比容量硬碳负极材料的制备方法,其...

【技术特征摘要】

1.一类高比容量硬碳负极材料的制备方法,其特征在于,利用二维聚合物诱导蔗糖分子在高温碳化过程中形成局部结构无序化且富含闭合孔隙的非晶相碳,该结构提供了大量活性组分的储存位点,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的高比容量硬碳负极材料的制备方法,其特征在于,所述柠檬酸和乙二酰二胺的物质的量之比为2:3;所述柠檬酸和蔗糖的物质的量之比为2:1。

3.根据权利要求1所述的高比容量硬碳负极材料的制备方法,其特征在于,所述溶剂为无水甲醇、无水乙醇、异丙醇、丙酮、二甲基亚砜、乙酸乙酯中的一种或两种以上。

4.根据权利要求1所述的高比容量硬碳负极材料的制备方法,其特征在于,s1中反应温度为60-90℃,热处理时间为4-8h。

5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员:李福军魏湘帅房恒义
申请(专利权)人:南开大学
类型:发明
国别省市:

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