[发明专利]一种钠离子电池大层间距石墨负极材料制备方法

说明书

本发明公开一种钠离子电池大层间距石墨负极材料制备方法，包括有如下步骤：(1)将适量碳源溶解于溶剂中，再加入氧化石墨，以10～50rpm转速搅拌至混合均匀后，烘干，得到碳源包覆的氧化石墨；(2)将步骤1得到的碳源包覆的氧化石墨放入石英玻璃烧杯中，加入液氮，液氮量为把碳源包覆的氧化石墨淹没，随后迅速将石英玻璃烧杯置入微波反应装置中，在250～1000W的微波功率下反应5‑20分钟，待液氮完全挥发后，放置5分钟，取出即可得到大层间距石墨负极材料。对比常规石墨和普通包覆还原的氧化石墨，所制备出的石墨负极材料具有层间距大，储钠容量高，库伦效率大，循环寿命长的优点，满足高性能钠离子电池对负极材料综合性能的要求。

技术领域

本发明涉及钠离子电池负极材料制备技术，特别是提供一种钠离子电池大层间距石墨负极材料制备方法。

背景技术

钠离子电池与铿离子电池的研究起始时问相近，源于20世纪70年代末至80年代初。锂离子电池具有高电压、高比能量的特点，因此在便携式电源应用中得到长足发展，而钠离子电池研究进展相对缓慢。随着储能电源和电动车电源的发展，钠离子电池因其原料储量丰富、价格便宜、对环境友好等特点，近年来逐渐成为研究热点，被认为是下一代储能和动力电池的理想选择。钠离子电池研究的关键部分为正极材料、负极材料、隔膜以及电解质。不同于锂离子电池，钠离子电池负极材料的筛选面临一些问题，由于钠离子半径大于锂离子半径，传统商品化的锂离子负极材料石墨层间距过小，并不适合钠离子的嵌入和脱出，需要具有更大层间距或孔隙的碳材料。中国专利CN 104377346 A提出了一种钠离子电池改性石墨负极材料的制备方法。该方法通过采用Hummer法制备膏状氧化石墨；再采用沥青、酚醛树脂或葡萄糖为炭前驱体包覆氧化石墨，最后将炭前驱体包覆的氧化石墨在惰性气体气氛下进行炭化热处理。该方法所得到的改性石墨负极材料，碳层间距不小于0.35nm，容量高达200mAh/g，但是因氧化石墨未得到充分还原，不可逆容易高，容量衰减快，循环50次后容量不足原始的90％，而且其只用简单的包覆来遏制石墨层间距在热处理过程的减小，碳层间距依然偏小，导致其比容量不足250mAh/g。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，本发明的目的在于提供一种快速、节能、高效的钠离子电池大层间距石墨负极材料制备方法，该方法不仅工艺简单，易操作，而且所制备的石墨负极材料具有较高的比容量、优异的倍率性能和循环性能。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：一种钠离子电池大层间距石墨负极材料制备方法，包括有如下步骤：

(1)将适量碳源溶解于溶剂中，再加入氧化石墨，以10～50rpm转速搅拌至混合均匀后，烘干，得到碳源包覆的氧化石墨；

(2)将步骤1得到的碳源包覆的氧化石墨放入石英玻璃烧杯中，加入液氮，液氮量为把碳源包覆的氧化石墨淹没，随后迅速将石英玻璃烧杯置入微波反应装置中，在250～1000W的微波功率下反应5-20分钟，待液氮完全挥发后，放置5分钟，取出得到层间距扩大的氧化石墨。

(3)将步骤2得到的层间距扩大的氧化石墨置于气氛保护炉中进行烧结，以2～25℃/min的升温速率升至400～1000℃并保温4～18小时，取出即可得到大层间距石墨负极材料。

作为一种优选方案，所述的碳源为煤沥青、蔗糖或葡萄糖中的一种或几种。

作为一种优选方案，所述碳源为煤沥青，所述溶剂为甲苯，对应的烘干温度为100-200℃。

作为一种优选方案，所述碳源为蔗糖和葡萄糖，所述溶剂为去离子水，对应的烘干温度为80-100℃。

作为一种优选方案，所述氧化石墨为常规或者改性的HUMMERS法制备。

作为一种优选方案，所述溶剂与碳源的投料比为5～25mL:1g；所述碳源和氧化石墨的质量比为0.01～0.2:1。