[发明专利]电池负极材料及其制备方法、充电电池和电子设备

说明书

本公开是关于一种电池负极材料及其制备方法、充电电池和电子设备。其中，电池负极材料的制备方法包括：在纳米纤维结构的模板试剂中加入吡咯单体，得到纳米纤维结构的聚吡咯前驱体；加热所述聚吡咯前驱体得到氮掺杂碳材料；混合熔融态金属钠与所述氮掺杂碳材料，得到所述电池负极材料。通过本公开实施例中的方法，采用模板法形成具有纳米纤维结构，并混合有金属钠的氮掺杂碳材料作为电池负极材料。该电池负极材料有利于电池中钠离子的快速传输，具有较高的倍率性能。

技术领域

本公开涉及电池制造领域，尤其涉及一种电池负极材料及其制备方法、充电电池和电子设备。

背景技术

碳元素是一种以多种形式广泛存在于大气、地壳以及生物体内。碳单质也能够以各种形式稳定存在，包括：金刚石、石墨、C60(足球烯或富勒烯)以及碳纳米管等等碳的同素异形体。碳材料被广泛应用于各种领域，例如电池制造领域，碳材料被广泛应用于电池负极材料。

钠元素也是地球上储量较为丰富的元素之一，钠离子电池的储能机理与锂离子电池类似，为浓差电池。钠离子电池相比于锂离子电池具有成本低、安全性高等优势，有望在未来取代成本较高的锂离子电池，作为各种电子设备的充电电池使用。

相关技术中，钠离子电池的电池负极材料，通常采用硬碳材料，而现有的硬碳材料容量较低、倍率性能差，使得钠离子电池难以得到广泛的应用。

发明内容

本公开提供一种电池负极材料及其制备方法、充电电池和电子设备。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种电池负极材料的制备方法，包括：

在纳米纤维结构的模板试剂中加入吡咯单体，得到纳米纤维结构的聚吡咯前驱体；

加热所述聚吡咯前驱体得到氮掺杂碳材料；

混合熔融态金属钠与所述氮掺杂碳材料，得到所述电池负极材料。

在一些实施例中，所述在纳米纤维结构的模板试剂中加入吡咯单体，得到纳米纤维结构的聚吡咯前驱体，包括：

在所述纳米纤维结构的模板试剂中，加入吡咯单体，得到纳米纤维结构的聚吡咯沉淀物；其中，所述模板试剂为CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)的纳米纤维试剂；

洗涤并烘干所述聚吡咯沉淀物，得到纳米纤维结构的所述聚吡咯前驱体。

在一些实施例中，所述洗涤并烘干所述聚吡咯沉淀物，包括：

用盐酸溶液和去离子水洗涤所述聚吡咯沉淀物；

烘干所述洗涤后的所述聚吡咯沉淀物。

在一些实施例中，所述在所述纳米纤维结构的模板试剂中，加入吡咯单体，得到纳米纤维结构的聚吡咯沉淀物，包括：

在温度为0至5摄氏度之间的所述纳米纤维结构的模板试剂中，加入吡咯单体；

在大于8小时后得到所述纳米纤维结构的聚吡咯沉淀物。

在一些实施例中，所述加热所述聚吡咯前驱体得到氮掺杂碳材料，包括：

在所述聚吡咯前驱体中加入氢氧化钾，并在隔绝氧气的环境下加热，得到具有孔洞的氮掺杂碳材料。

在一些实施例中，所述在所述聚吡咯前驱体中加入氢氧化钾，并在隔绝氧气的环境下加热，得到具有孔洞的氮掺杂碳材料，包括：

在所述聚吡咯前驱体中加入氢氧化钾，得到还有杂质的氮掺杂碳材料；

洗涤并烘干所述含有杂质的氮掺杂碳材料，得到具有孔洞的所述氮掺杂碳材料。

在一些实施例中，所述洗涤并烘干所述含有杂质的氮掺杂碳材料，得到具有孔洞的所述氮掺杂碳材料，包括：