[发明专利]一种掺杂纳米石墨的复合负极材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种掺杂纳米石墨的复合负极材料及其制备方法，属于电池材料制备技术领域。制备方法包括以下步骤：(1)将纳米石墨掺入互花米草粉末中，一次热解、冷却后二次热解，得到混合碳材料；(2)将所述混合碳材料依次经碱处理和酸处理后，得到所述掺杂纳米石墨的复合负极材料。本发明的制备方法简单、方便，采用本发明的制备方法制备得到了掺杂纳米石墨的互花米草源硬碳材料(复合负极材料)，该硬碳材料具有较好的首次库伦效率，并且以该硬碳材料为负极制备的电池具有优良的储钠性能。

技术领域

本发明涉及电池材料制备技术领域，特别是涉及一种掺杂纳米石墨的复合负极材料及其制备方法。

背景技术

纳米石墨材料具有相当独特的储钠机制，相对于传统的石墨材料，纳米石墨不仅可以完成石墨层间储钠的机制，同时也可以在石墨边缘的缺陷和孔洞、活性位点等进行可逆的嵌入与脱出钠离子，因此纳米石墨具有比传统石墨更多的储钠位点。由于纳米石墨具有更大的比表面积，因此纳米石墨掺杂的负极材料一般能更好被电解液所浸润，接触面积更大，因此在进行充放电过程中钠离子的转移电阻更低，在电池倍率和大电流长循环性能方面纳米石墨可以发挥更为出众的作用。然而纳米石墨类材料也有一定的缺点，纳米石墨由于较大的比表面积，因此在首次循环的过程中就必然要与电解液以更大面积接触，所产生的SEI膜面积更大，首次不可逆容量相比之下更高。另一方面纳米石墨材料存在堆叠团聚的现象，大量纳米石墨聚集会导致局部石墨程度上升，比表面积和活性位点的数量下级，影响材料的储钠性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种掺杂纳米石墨的复合负极材料及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明的技术方案之一：一种掺杂纳米石墨的复合负极材料及其制备方法，包括以下步骤：

(1)将纳米石墨掺入互花米草粉末中，一次热解、冷却后二次热解，得到混合碳材料；

(2)将所述混合碳材料依次经碱处理和酸处理后，得到所述掺杂纳米石墨的复合负极材料(G-SALC)。

进一步地，所述互花米草粉末的制备具体包括：将互花米草(SALC)的叶和茎秆切碎后，在140～160℃下烘干4～8h，粉碎，得到所述互花米草粉末。

进一步地，所述纳米石墨(G)在互花米草粉末中的掺杂量为0～10wt％，掺杂量取值不为0％。

进一步地，所述一次热解条件：氩气氛围，温度为550～650℃，时间为18～22min；所述二次热解的温度为1100～1300℃，时间为2.5～3.5h。

一次热解的作用是去除焦油和杂质。

进一步地，所述碱处理具体包括：将混合碳材料加入质量分数为8～12％的氢氧化钾溶液中，55～65℃加热50～70min。

进一步地，所述酸处理具体包括：将混合碳材料加入浓度为2.8～3.2mol/L的盐酸中，55～65℃加热50～70min。

本发明的技术方案之二：一种上述制备方法制备的掺杂纳米石墨的复合负极材料。

本发明的技术方案之三：一种上述掺杂纳米石墨的复合负极材料在电极制备中的应用。

本发明公开了以下技术效果：