一种异质结和闭孔结构协同硬碳材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种异质结和闭孔结构协同硬碳材料及其制备方法和应用，属于电化学储能材料技术领域。本发明专利技术采用葡萄糖和单层MXene为原料，通过MXene端位负电荷官能团的自吸附效应以及高温碳还原过程，成功制备出TiC纳米颗粒嵌入的二维硬碳复合材料；该材料异质结和闭孔结构的协同效应具有双重优势：丰富的闭孔结构提供了更多的钠离子存储位点，显著提升了硬碳的平台容量；异质结形成的内置电场有效促进钠离子的快速迁移，改善了硬碳的倍率性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电化学储能材料，具体涉及一种异质结和闭孔结构协同硬碳材料及其制备方法和应用。

技术介绍

1、钠离子电池（sibs）因其钠资源储量丰富、价格低廉以及与锂离子电池相似的电化学行为，在大规模储能领域中展现出重要应用前景。然而，负极材料在比容量、动力学性能和高倍率循环稳定性等方面的不足，严重制约了sibs的商业化进程。硬碳材料由于其较大的石墨层间距和丰富的缺陷位点，被视为最具发展潜力的sibs负极材料。其储钠行为可以分为两个区域：斜坡区（>0.1v）和低电压平台区（<0.1v）。其中，低电压平台区的容量贡献占主导地位，是获得高能量密度sibs的关键。为此，通过创造闭孔结构提高硬碳低电压平台容量受到科研学者们的广泛关注。然而，硬碳中闭孔结构造成钠离子迁移速率下降，显著削弱了硬碳负极在高电流密度下的电化学性能。异质结是由多相或多结构界面形成的材料体系，因其带隙差异和内置电场特性，可显著提升离子迁移动力学性能。因此，探索一种能协同构建异质结和闭孔结构的硬碳制备方法，在提升低压平台容量的同时增强钠离子迁移速率，对于发展兼具快速充电能力与高能量密度本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种异质结和闭孔结构协同硬碳材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的异质结和闭孔结构协同硬碳材料的制备方法，其特征在于：所述MXene为浓度4~6 mg/mL的Ti2C3TX溶液。

3.根据权利要求1所述的异质结和闭孔结构协同硬碳材料的制备方法，其特征在于：所述葡萄糖溶液的浓度为0.1~0.125 g/mL，所述MXene和葡萄糖溶液的体积比为1:40~45。

4.根据权利要求1所述的异质结和闭孔结构协同硬碳材料的制备方法，其特征在于：所述洗涤为将沉淀物用去离子水和无水乙醇分别清洗3次；所述烘干为在80℃干燥24h。...

【技术特征摘要】

1.一种异质结和闭孔结构协同硬碳材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的异质结和闭孔结构协同硬碳材料的制备方法，其特征在于：所述mxene为浓度4~6 mg/ml的ti2c3tx溶液。

3.根据权利要求1所述的异质结和闭孔结构协同硬碳材料的制备方法，其特征在于：所述葡萄糖溶液的浓度为0.1~0.125 g/ml，所述mxene和葡萄糖溶液的体积比为1:40~45。

4.根据权利要求1所述的异质结和闭孔结构协同硬碳材料的制备方法，其特征在于：所述洗...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨维清，冯桂林，刘小红，徐春柳，王景烨，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：