[发明专利]一种钠离子电池硬碳负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种钠离子电池的硬碳负极材料，其特征在于，硬碳负极材料有硬碳基质和附着于硬碳基质的活性金属颗粒，制备方法为将硬碳碳源以及活性金属颗粒的前驱体盐通过一步原位掺杂煅烧法制备而成，所述硬碳碳源选自海绵、木质材料、织物或纸张；所述活性金属颗粒的前驱体盐选自Sn、Sb、Bi、W、Nb、Ta中的任意一种金属的无机盐；

优选地，所述硬碳碳源选自废旧材料，所述废旧材料选自已使用过的材料或边角废料。

2.权利要求1所述的硬碳负极材料，其特征在于，所述海绵选自人造海绵和天然海绵，人造海绵选自木质纤维素制海绵或聚氨酯发泡塑料海绵；

所述木质材料选自木屑、木条或木块，例如木制工厂或家具工厂所有木制品的边角料；

所述织物选自天然棉织物、天然毛织物、天然丝织物、天然麻织物、人造纤维织物或混纺织物；

所述纸张选自已进行油印的纸张或未进行油印的纸张、纸板、纸盒。

3.权利要求1所述的硬碳负极材料，其特征在于，所述硬碳碳源选自制工厂或家具工厂所有木制品的边角料、废旧天然海绵、废旧木质纤维素制海绵、废旧聚氨酯发泡塑料海绵、废旧衣物、珊瑚绒、家纺或工艺品制成的布制品、书籍、试卷、报纸、卫生纸、包装盒、硬质纸盒。

4.权利要求1所述的硬碳负极材料，其特征在于，所述活性金属颗粒为Sn、Sb、Bi、W、Nb、Ta金属颗粒中的一种或几种；

优选的，所述金属颗粒的前驱体盐选自SnCl₄·5H₂O、SnC₂O₄、SnCl₂、SnSO₄、SbCl₃、SbCl₅、Sb(NO₃)₃、Bi(NO₃)₃、BiCl₃、Bi₂(SO₄)₃、WCl₃、WCl₅、WCl₆、WOCl₄、NbCl₅、TaCl₅中的一种或几种。

5.权利要求1所述的硬碳负极材料，其特征在于，所述活性金属颗粒尺寸为50-2000nm，优选为400-1200nm。

6.权利要求1所述的硬碳负极材料，其特征在于，所述一步原位掺杂煅烧法为将硬碳碳源以及含活性金属颗粒的前驱体盐的溶液混合、吸附、干燥后进行煅烧；

优选地，煅烧的温度为600-2500℃，更优选为600-1800℃。

7.权利要求1所述的硬碳负极材料，其特征在于，所述活性金属颗粒的质量为硬碳负极材料的1wt％-20wt％，优选为5％-19％，更优选为7％-13％。

8.权利要求1-7任一项所述的离子电池硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤一：将硬碳碳源清洗干燥，得到干净的硬碳碳源；

步骤二：将活性金属颗粒的前驱体盐与含有氨水的有机溶剂和水的混合溶液混合得到活性金属颗粒的前驱体盐的溶液；溶于有机溶剂中搅拌超声至完全溶解，再加入与有机溶剂氨水，超声搅拌至完全溶解，加入去离子水混合均匀，得到混合溶液；

步骤三：将步骤一得到的硬碳碳源充分浸渍于步骤二得到的混合溶液，再进行干燥去除溶剂；

步骤四：将步骤三得到的材料在还原气氛下于600-2500℃进行煅烧碳化，得到活性金属颗粒掺杂的硬碳材料；

优选地，步骤二中有机溶剂选自甲醇、无水乙醇、丙酮、异丙醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的一种或几种；

优选地，步骤二中有机溶液与氨水的比例为7-15:1；

优选地，步骤二中硬碳碳源与混合溶剂中活性金属颗粒的前驱体盐质量的比例为100：0.75-19.69；更优选为100：3-10。