一种氮磷硫三掺杂硬碳负极材料及其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种氮磷硫三掺杂硬碳负极材料的制备方法，包括以下步骤：将富含蛋白质的生物质破碎后过筛收集；将破碎后的生物质使用磷源溶液浸泡，分离后对固形物进行干燥；将干燥后的生物质在惰性气体保护下引入有机小分子气体高温热解得到碳材料，并使用含氮、含磷、含硫气体处理取代含氧官能团；将获得的碳材料使用强碱溶液加热洗涤去除多余磷源，水洗至中性分离，干燥得到氮磷硫三掺杂硬碳负极材料；有机小分子气体在孔隙中的裂解碳化使材料具有可调的特殊孔洞结构，氮、磷、硫掺杂改善钠离子与材料的亲和性，并且磷、硫较大原子半径扩大了硬碳层间距，利于钠离子的嵌入脱出，提升钠化动力学，同时提高电极可逆性，获得更高的库伦效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物质利用领域和新能源材料领域，具体涉及一种氮磷硫三掺杂硬碳负极材料及其制备方法和应用。

技术介绍

1、随着电动汽车、固定储能和移动设备等领域的飞速发展，市场对电池和电池材料的高性能、低成本提出了新的要求。锂离子电池和钠离子电池作为重要的储能体系，具有高能量密度、高充放电效率、高循环稳定性等方面的特点。在电池中，正极材料是电池能量的主要决定因素，同时负极材料的性能也对电池性能至关重要，其容量以及锂/钠离子可逆嵌入/脱嵌动力学影响着全电池的整体性能。为满足电池的高效能、长循环寿命、廉价的要求，新型负极材料研制的重要性日渐凸显。现有的商用锂离子电池负极材料主要是石墨和硅碳，但均不适用于钠离子电池，同时不具备成本优势。因此，寻找替代的、可持续的钠离子电池负极材料成为了研究的热点。

2、生物质由于其低廉的价格、丰富的资源，以及高温热解碳化能够形成硬碳材料的特点，被认为是最具潜力的钠离子电池负极材料前驱体，同时，废弃生物质资源的综合利用也能够缓解环境压力并提高废弃生物质附加值，尤其是种子类农作物榨油之后剩下的残渣(油渣)，其用途通常是作为动本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种氮磷硫三掺杂硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的氮磷硫三掺杂硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述生物质前驱体为种子类农作物榨油之后剩下的残渣，包括棉籽粕、棕榈粕、辣椒籽粕、桐子粕、山苍子粕或油沙豆粕中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的氮磷硫三掺杂硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述磷源溶液为磷酸、磷酸钠、植酸、植酸钠、焦磷酸钠或三聚磷酸钠的水溶液，以及磷酸三苯酯、苯基膦酸、三氯化磷、五氯化磷的四氯化碳溶液中的一种，所述磷源溶液的浓度为0.1mol/L～5mol/L。</p>

4.根据...

【技术特征摘要】

1.一种氮磷硫三掺杂硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的氮磷硫三掺杂硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述生物质前驱体为种子类农作物榨油之后剩下的残渣，包括棉籽粕、棕榈粕、辣椒籽粕、桐子粕、山苍子粕或油沙豆粕中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的氮磷硫三掺杂硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述磷源溶液为磷酸、磷酸钠、植酸、植酸钠、焦磷酸钠或三聚磷酸钠的水溶液，以及磷酸三苯酯、苯基膦酸、三氯化磷、五氯化磷的四氯化碳溶液中的一种，所述磷源溶液的浓度为0.1mol/l～5mol/l。

4.根据权利要求1所述的氮磷硫三掺杂硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中热处理升温速率在400℃之前为5～10℃/min，400℃之后为0.5～5℃/min。

5.根据权利要求1所述的氮磷硫三掺杂硬碳负极材料的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉珏，王乙林，赵虔，张磊，唐相浩，
申请(专利权)人：成都大学，
类型：发明
国别省市：