一种硬碳负极材料、其制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及一种硬碳负极材料、其制备方法及应用,具体涉及利用水蒸气对预碳化样品进行刻蚀扩孔和利用高温修复使刻蚀产生的开孔修复产生闭孔而得到的硬碳负极材料。所述制备方法主要包括如下步骤:将前驱体放入管式炉中并在惰性气氛保护下进行预碳化，将预碳化样品在管式炉中利用水蒸气进行刻蚀扩孔，随后在惰性气氛保护下进一步升温进行高温碳化修复即得到所述硬碳负极材料。本发明专利技术具有过程环保、工艺简单、成本低廉的优点，且该法制备的硬碳负极材料具有丰富的闭孔结构，同时电化学测试表明该法制备的硬碳负极材料在钠离子电池中的应用具有优异的可逆容量。本发明专利技术将对钠离子电池在新能源行业的广泛应用起到积极的推动作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电池材料制备,涉及一种水蒸气刻蚀结合高温碳化修复制备硬碳负极材料的方法及应用。

技术介绍

1、钠离子电池因其资源丰富和成本效益，在规模储能领域展现出替代锂离子电池的潜力。然而，当前钠电负极材料体系(包括过渡金属氧化物、合金和金属磷化物)虽然已经相继被开发但仍面临首次库伦效率低、平均工作电位高和循环容量衰减率高等缺点。因此，高性能负极材料的开发仍是制约钠离子电池能量密度提升的关键瓶颈。相较而言，硬碳因其独特的短程有序碳微晶结构、扩大的层间距以及丰富的纳米孔隙，展现出优异的储钠性能，被视为最具产业化前景的负极材料。

2、硬碳负极材料的结构精准调控仍面临重大挑战，其复杂的构效关系使得低压平台容量的提升尤为困难，而这正是实现高能量密度钠离子电池的关键所在。增加硬碳封闭纳米孔的数量，是有效提升材料的平台容量的一种方法。多种化学蚀刻剂(包括zno、mgo、koh、znac2等)也相继被用来增加硬碳中的封闭孔的体积。虽然这些方法能有效提升材料的低电位平台容量，但仍存在明显局限性：一方面，这些蚀刻剂成本较高且大多具有腐蚀性；另一方面，后续去除过程本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种硬碳负极材料的制备方法,包括下述步骤:a将前驱体放入管式炉中并在惰性气氛保护下进行预碳化；b将步骤a中得到的预碳化样品在管式炉中利用惰性气体带入水蒸气进行刻蚀扩孔；c将步骤b中得到的水蒸气刻蚀后的样品在惰性气氛保护下进一步升温进行高温碳化修复即可得到所述硬碳负极材料。

2.根据权利要求1所述的一种硬碳负极材料的制备方法,其特征在于:步骤a中,所述前驱体包括树脂、沥青、生物质、合成高分子材料、石墨和碳纳米管中的一种或多种。

3.根据权利要求1或2所述的一种硬碳负极材料的制备方法,其特征在于:步骤a中,所述预碳化是以1～10℃/min升温速率升温至500-10...

【技术特征摘要】

1.一种硬碳负极材料的制备方法,包括下述步骤:a将前驱体放入管式炉中并在惰性气氛保护下进行预碳化；b将步骤a中得到的预碳化样品在管式炉中利用惰性气体带入水蒸气进行刻蚀扩孔；c将步骤b中得到的水蒸气刻蚀后的样品在惰性气氛保护下进一步升温进行高温碳化修复即可得到所述硬碳负极材料。

2.根据权利要求1所述的一种硬碳负极材料的制备方法,其特征在于:步骤a中,所述前驱体包括树脂、沥青、生物质、合成高分子材料、石墨和碳纳米管中的一种或多种。

3.根据权利要求1或2所述的一种硬碳负极材料的制备方法,其特征在于:步骤a中,所述预碳化是以1～10℃/min升温速率升温至500-1000℃并保温0.5-3h。

4.根据权利要求1或2所述的一种硬碳负极材料的制备方法,其特征在于:步骤b中,预碳化样品与水蒸气的用量比为1g样品/1ml-100ml水蒸气。

5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘继磊，段祖勤，莫英，郑鹏，陈丹丹，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：