[发明专利]一种钠离子电池负极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钠离子电池负极材料及其制备方法，所述制备方法包括制备方法(1)或制备方法(2)；所述制备方法(1)为：先将软碳进行活化再包覆硬碳；所述制备方法(2)为：先将硬碳进行活化再包覆软碳。本发明首先通过对软碳/硬碳进行活化，引入大量发达的孔隙结构，为钠离子提供更多的存储空间，有利于材料容量的上升；然后通过硬碳/软碳前驱体的包覆，有效的覆盖活化所带来的缺陷和边缘面，降低钠离子嵌入脱出的带来的不可逆容量损失，有效提高首周库伦效率；本发明钠离子电池负极材料成本低廉，同时兼有高容量和高首周库伦效率，具有很高的性价比；此外，本发明制备方法简易，适合商业化应用。

技术领域

本发明涉及钠离子电池技术领域，具体涉及一种钠离子电池负极材料及其制备方法。

背景技术

高性能低成本的负极材料的开发与应用是钠离子电池走向商业化的重要前提。在锂电池中石墨作为负极材料得到了广泛的应用，但是石墨由于热力学原因及其固有的结构，难以在钠离子电池中作为负极使用。

可大规模商业化的钠离子电池常用负极一般为硬碳，但制备的硬碳材料电化学性能较差，容量一般＜300mAh/g，首周库伦效率一般小于80％，并且难以同时得到兼顾首周库伦效率和容量。

中国专利CN105185997A公布了一种钠离子二次电池负极材料的制备方法，该方法包括具体步骤和实施方式，其主要设计思路是以煤炭作为原料，在惰性气氛下直接高温裂解或者以煤炭和硬碳前驱体为原料，加入溶剂后机械混合干燥后再在惰性气氛下进行高温裂解得到钠离子电池负极材料。

具体步骤是：

(1)将煤炭和硬碳前驱体按照1∶(0～0.99)的质量比加入溶剂后进行机械混合，得到浆料；

(2)上述浆料在烘箱中直接干燥或喷雾干燥成球；

(3)在惰性气氛中升温到400～600℃，反应0.5～5h；

(4)在惰性气氛中升温到1000～1600℃，反应0.5～10h；

(5)冷却后得到钠离子二次电池负极材料。

中国专利CN105185997A中提出的以煤炭和硬碳前驱体作为原料制备的钠离子电池负极材料，其容量较低，该专利中所列举的具体实施例所得负极材料比容量大多低于250mAh/g，首效在80％左右；由于其采用煤炭作为原材料，煤炭作为一种软碳前驱体，高温裂解所得碳材料容量较低，即使采用和硬碳前驱体混合后高温裂解也难以得到更高容量的钠离子电池负极材料。而单纯使用硬碳前驱体作为原料进行高温裂解，虽然可以得到高容量(＞280mAh/g)和高首周库伦效率(＞85％)的负极材料，但是成本较高，难以大规模产业化生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服背景技术的技术缺陷，提供一种钠离子电池负极材料及其制备方法。本发明首先通过对软碳/硬碳进行活化，引入大量发达的孔隙结构，为钠离子提供更多的存储空间，有利于材料容量的上升；然后通过硬碳/软碳前驱体的包覆，有效的覆盖活化所带来的缺陷和边缘面，降低钠离子嵌入脱出的带来的不可逆容量损失，有效提高首周库伦效率；本发明钠离子电池负极材料成本低廉，同时兼有高容量和高首周库伦效率，具有很高的性价比；此外，本发明制备方法简易，适合商业化应用。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种钠离子电池负极材料的制备方法，包括制备方法(1)或制备方法(2)；

所述制备方法(1)为：先将软碳进行活化再包覆硬碳；

所述制备方法(2)为：先将硬碳进行活化再包覆软碳。

优选地，所述制备方法(1)，包括如下步骤：

a.制备软碳：将软碳前驱体在惰性气氛下进行高温裂解，得软碳，将所述软碳进行研磨过筛；