[发明专利]一种钠离子电池硬炭负极材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种钠离子电池硬炭负极材料及其制备方法，涉及钠离子电池技术领域，所述制备方法包括如下步骤：将碳源溶于或分散于水中，得到碳源混合液；将高分子发泡材料置于碳源混合液中进行浸渍处理，得到固体A；对固体A进行缩聚处理，得到固体B；对固体B进行磨碎处理，得到粉末C；对粉末C进行受控碳化处理，得到粉末D；通入有机气体，对粉末D进行化学气相沉积处理，得到钠离子电池硬炭负极材料。本发明提供的钠离子电池硬炭负极材料的制备方法，制备的钠离子电池硬炭负极材料不仅孔结构丰富，且层间距适用于钠离子电池，进而得到比容量高、倍率性能好的钠离子电池用硬炭负极材料。

技术领域

本发明涉及钠离子电池技术领域，尤其涉及一种钠离子电池硬炭负极材料及其制备方法。

背景技术

近年来，钠离子电池(SIBs)由于具有资源丰度高、成本低、安全性高等优势，在两轮车、物流车、储能系统等领域具有广阔的应用前景。

与锂离子相比，钠离子半径更大，因此传统锂电池石墨负极材料(层间距0.334nm)不能直接用于钠离子电池。软炭类负极材料由于层间距较小(＜0.36nm)，因此储钠容量(＜250mAh g^-1)和首次库伦效率(＜80％)均较低，而且没有储钠平台，限制了其实用性。而硬炭类负极材料由于层间距＞0.38nm,因此具有较高的储钠容量(300mAh g^-1)、较低的储钠平台(～0.1V)以及良好的循环稳定性，被认为是非常有潜力的钠离子电池商用化负极材料。

钠离子在硬炭材料中的存储，分为碳层间储钠、微孔储钠、碳层边缘缺陷储钠三种，存储机理介于锂电池(碳层间储锂为主)和超级电容器(微孔吸附离子为主)之间。

因此，如何制备孔结构丰富的硬炭材料，以开发出比容量高、倍率性能好的钠离子电池用硬炭负极材料，是目前亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了能够制备出孔结构丰富的硬炭材料，本发明提供了一种钠离子电池硬炭负极材料的制备方法，该制备方法以高分子发泡材料为骨架、以生物质碳源对高分子发泡材料浸渍包覆，最终得到孔结构丰富、适用于钠离子电池的硬炭负极材料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种钠离子电池硬炭负极材料的制备方法，包括如下步骤：

S1：将碳源溶于或分散于水中，得到碳源混合液；

S2：将高分子发泡材料置于所述碳源混合液中进行浸渍处理，得到固体A；

S3：于惰性气氛、180-300℃条件下对所述固体A进行缩聚处理，得到固体B；

S4：对所述固体B进行磨碎处理，得到粉末C；

S5：于惰性气氛、700-1100℃条件下对所述粉末C进行受控碳化处理，得到粉末D；

S6：于800-1100℃条件下，按照0.5-10L/min流速通入有机气体，通入时间为30-120min，对所述粉末D进行化学气相沉积处理，得到钠离子电池硬炭负极材料。

可选地，所述高分子发泡材料选自聚氨酯树脂发泡材料、酚醛树脂发泡材料中的至少一种。

可选地，所述酚醛树脂发泡材料为花泥。

可选地，所述碳源选自葡萄糖、蔗糖、淀粉、纤维素、木质素、木屑、竹屑、椰壳、坚果壳中的至少一种。

可选地，所述惰性气氛选自氮气气氛、氩气气氛、氦气气氛中的一种。

可选地，所述有机气体选自甲烷、乙烷、乙炔、丙酮、苯、甲苯、二甲苯中的至少一种。