【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池材料，特别涉及一种椰壳炭硬碳材料的制备方法及应用。
技术介绍
1、锂离子电池作为常见的可充电电池具有能量密度高、循环寿命长、输出电压高等优势。然而，由于锂在地壳中的含量低且分布不均，随着锂离子电池的广泛应用，锂资源需求急剧增加，导致锂资源供应紧张。钠作为与锂同主族的金属元素，在地壳中的含量极为丰富。另外，钠离子电池的循环使用寿命长、充放电速度快、低温性能好，因此推广钠电池的应用，能有效缓解锂资源短缺的问题，对新能源及下游行业的长远发展具有重要意义。
2、钠离子电池的结构主要包括正极、负极、电解液、集流体、隔膜以及外壳等。其中，负极材料发挥负载和释放钠离子的作用，是钠离子电池的关键材料。钠离子电池负极材料，主要有碳基材料、钛基材料、合金基材料以及有机化合物类材料四大类。因受钠离子动力学尺寸的限制，碳基材料一般都采用硬碳作负极，即硬碳负极材料。虽然硬碳负极材料较其它种类负极材料相比容量偏低，但其稳定的结构使得钠离子电池具有优异的长循环稳定性和低温性能。更为重要的是，硬碳负极材料无毒、成本低。因此，硬碳负极材料成为目前钠离子电池负极材料的主流方向。
3、目前，钠离子电池的硬碳负极材料按碳质前驱体可分为生物质基、沥青基和树脂基三类。中国专利申请号cn202410921620.2公开了一种树脂基硬碳负极材料及其制备方法与应用。该类树脂基硬碳负极材料，因其前驱体为有机化合物，工艺复杂，为了满足环评安评要求所采取的措施成本高，导致该类硬碳负极材料的成本居高不下。
4、中国专利cn11735
5、生物质基硬碳负极材料，相对树脂基、沥青基硬碳负极材料，具有明显优势。首先，生物质来源广泛、价格低廉；其次，生物质的碳含量较高且都是以稠环化合物为主，在能获得相同电化学性能的前提下，其在成本上具有绝对优势。
6、生物质材料中椰壳炭因其来源广泛、碳含量高、灰分含量低而受到关注。以椰壳炭为原料生产钠离子电池硬碳负极材料，一般都采用造孔、高温炭化两个关键工序，其中造孔工艺是影响硬碳负极材料电化学性能的关键。
7、物理活化法，比如水蒸气或二氧化碳活化，和化学活化法，比如氢氧化钾或氢氧化钠活化，是学术界和工业界常用的造孔方法，但在以椰壳炭为原料的应用上都存在不足。
8、物理活化法，存在粉体椰壳炭被气体吹出导致椰壳炭的孔结构如比表面积、孔径，及收率难以调控的问题，而且因高温条件下的活化时间长，导致能耗高。化学活化法，又存在碱腐蚀、废水处理成本高的问题。另外，无论是物理活化法还是化学活化法，所制椰壳炭硬碳负极材料的孔径分布较宽，这不利于硬碳负极容量的提高。
9、综上所述，如何提供一种适用于椰壳炭原料的硬碳材料制备方法是当前亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供了一种椰壳炭硬碳材料的制备方法及应用，通过无机钠盐对椰壳炭的孔结构调控，制备获得比容量高、倍率及循环稳定性能好的椰壳硬碳负极材料。
2、本专利技术提供了一种无机钠盐浸渍椰壳硬碳负极材料的制备方法，包括如下步骤：
3、s1将椰壳炭破碎得到椰壳碳粉末，再用酸性溶液处理以除去杂质，得到前驱体a；
4、s2将固体无机钠盐配制成的无机钠盐溶液，将前驱体a加入到无机钠盐溶液中，搅拌直至无机钠盐充分浸渍；浸渍结束后抽滤，将抽滤后所得滤饼放入真空烘箱中干燥得到前驱体b；
5、s3将前驱体b置于管式炉中，在惰性气氛保护下，加热得到前驱体c；
6、将前驱体c保温后研磨，用去离子水将研磨后的前驱体c充分洗涤，抽滤后将所得滤饼放入真空烘箱中干燥；
7、s4将干燥后的前驱体c置于高温管式炉中，在惰性气氛保护下加热，冷却后得到硬碳材料。
8、进一步，s1中椰壳碳粉末的粒径范围在5-20μm。
9、进一步，s1包括使用容量为5-100g，转速为2000-5000r/min的破碎机将椰壳炭破碎5-20min。
10、进一步，s1中所述酸性溶液为盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸的一种或几种，质量浓度为5-30%。
11、进一步，s2中所述搅拌时间为6-12h；
12、s2包括将滤饼放入80℃真空烘箱中干燥至少12h得到前驱体b。
13、进一步，s3中所述惰性气氛为氮气、氩气、氖气中的一种，气体流量100-600ml/min，升温速率为1-5℃/min，保温时间为2-10h，自然冷却；
14、s3包括,将前驱体b加热至700-900℃,得到前驱体c，在700℃下将前驱体c保温两小时后研磨。
15、进一步，s4中所述惰性气氛为氮气、氩气、氖气中的一种，气体流量100-600ml/min，升温速率为2-6℃/min，保温时间为0.5-5h；
16、s4包括将前驱体c加热至1100-1600℃，然后将降温速率调整为与升温速率的绝对值相同，使前驱体c先降温至600℃，之后在自然条件下继续降温至室温。
17、进一步，得到硬碳材料后还包括,使用球磨机将所得硬碳材料进行球磨处理，球磨机转速为100-500r/min，球磨时间为0.5-2h。
18、本专利技术提供了一种采用如上述中任一项所述方法制备获得的无机钠盐浸渍椰壳硬碳材料。
19、本专利技术提供了一种钠离子电池，其负极包括如上述中所述的无机钠盐浸渍椰壳硬碳材料。
20、本专利技术由于采用以上技术方案，与现有技术相比，作为举例，具有以下的优点和积极效果：
21、通过无机钠盐浸渍法，能够有效调控硬碳材料的孔结构，使其在电化学性能上表现更优。这种方法克服了传统物理和化学活化法在孔结构优化上的不足，能够获得更高的比表面积和更为理想的孔径分布。其次，与传统的碳化和活化方法相比，本专利技术的浸渍法在能耗上显著降低，优化工艺参数后，减少了高温处理的时间和温度，提高了整体工艺的能效。
22、采用本专利技术制备的硬碳材料作为钠离子电池的负极，能够显著提高电池的容量和循环稳定性。由于孔结构的优化，材料的电导率和离子传导性能得到增强，进而提升电池的整体性能。在钠离子电池的充放电过程中展示了更好的循环寿命，降低了容量衰减的速度。
23、此外，本专利技术的方法可以灵活调整无机钠盐的种类和浓度，适应不同需求的硬碳材料制备，具有较强的工艺适应性和可扩展性。本专利技术所采用的椰壳炭作为原料来源丰富且可再生，且整个制备过程相对环保，减少了对环境的污染，符合可持续发展的要求。
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1.一种无机钠盐浸渍椰壳硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的无机钠盐浸渍椰壳硬碳负极材料的制备方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的无机钠盐浸渍椰壳硬碳负极材料的制备方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：S2中，所述无机钠盐为氯化钠、硝酸钠、硫酸钠的一种或几种，所配无机钠盐溶液质量浓度为5-30%。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：S2中，所述前驱体A与固体钠盐质量比为1：2-1：10之间；
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：S4中所述惰性气氛为氮气、氩气、氖气中的一种，气体流量100-600ml/min，升温速率为2-6℃/min，保温时间为0.5-5h；
8.根据权利要求1-7所述的方法，其特征在于：得到硬碳材料后还包括,使用球磨机将所得硬碳材料进行球磨处理，球磨机转速为100-500r/min，球磨时间为0.5-2h。
9.一种采用如权利要求1-8中
10.一种钠离子电池，其特征在于，其负极包括如一种采用如权利要求9所述的无机钠盐浸渍椰壳硬碳材料。
...【技术特征摘要】
1.一种无机钠盐浸渍椰壳硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的无机钠盐浸渍椰壳硬碳负极材料的制备方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的无机钠盐浸渍椰壳硬碳负极材料的制备方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：s2中，所述无机钠盐为氯化钠、硝酸钠、硫酸钠的一种或几种，所配无机钠盐溶液质量浓度为5-30%。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：s2中，所述前驱体a与固体钠盐质量比为1：2-1：10之间；
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：...
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