[发明专利]钠离子电池用元素掺杂生物质硬碳负极材料、制备方法及钠离子电池

权利要求书

1.一种钠离子电池用元素掺杂生物质硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将生物质原料清洗、干燥，然后进行粉碎处理，得生物质固体粉末；

S2、将生物质固体粉末加入到硝酸中，水浴加热，然后自然冷却至室温，过滤，水洗至中性，干燥，得纯化品；

S3、将纯化品和含掺杂元素的原料进行混合，预干燥，然后在保护气体气氛下进行升温煅烧，保温，自然冷却至室温，得粗产物；所述含掺杂元素的原料为硼源、硫源、磷源和氮源中的一种或几种；

S4、将粗产物清洗至中性，干燥，即得元素掺杂生物质硬碳负极材料。

2.根据权利要求1所述的钠离子电池用元素掺杂生物质硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，S1中，生物质原料为桃壳、稻壳、香蕉皮、瓜子壳、松果、棉花、椰壳、海藻、麦秸、海带、柳絮、花生壳、沥青、荷叶、泥炭中的任意一种或几种；优选地，干燥温度为70～100℃，干燥时间为12～48h。

3.根据权利要求1或2所述的钠离子电池用元素掺杂生物质硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，S2中，硝酸浓度为4～16mol/L；优选地，生物质固体粉末和硝酸的质量比为1：(1～4)。

4.根据权利要求1-3任一项所述的钠离子电池用元素掺杂生物质硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，S2中，水浴加热温度为60℃，水浴加热时间为12～24h；优选地，干燥温度为70～100℃，干燥时间为12～48h。

5.根据权利要求1-4任一项所述的钠离子电池用元素掺杂生物质硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，S3中，预干燥的温度为70～100℃，干燥时间为12～48h。

6.根据权利要求1-5任一项所述的钠离子电池用元素掺杂生物质硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，S3中，纯化品和含掺杂元素的原料的质量比为1：(0.5～10)；优选地，硼源为氧化硼、硼酸中的一种或其组合，硫源为硫脲、硫酸镁中的一种或其组合，磷源为磷酸，氮源为硝酸、尿素、硝酸铵中的一种或几种。

7.根据权利要求1-6任一项所述的钠离子电池用元素掺杂生物质硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，S3中，保护气体为氮气、氩气或氨气中的一种或几种；优选地，以0.5～10℃/min的速率升温至600～1000℃煅烧，保温1～4h。

8.根据权利要求1-7任一项所述的钠离子电池用元素掺杂生物质硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，S4中，干燥温度为70～100℃，干燥时间为12～48h。

9.一种根据权利要求1-8任一项所述制备方法得到的钠离子电池用元素掺杂生物质硬碳负极材料。

10.一种钠离子电池，包括正极、负极、隔膜和电解液，其特征在于：所述负极采用如权利要求9所述的钠离子电池用元素掺杂生物质硬碳负极材料作为负极活性物质。