[发明专利]一种负极材料及其制备方法与用途

说明书

本发明属于电池领域。本发明提供了一种负极材料及其制备方法与用途，所述制备方法包括将氧化铝水合物、乙醇及硬碳混合均匀并水浴加热，干燥后进行煅烧，得到负极材料。本发明限定采用氧化铝水合物作为原料，通过简单的液相包覆法，在硬碳表面包覆一层Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;包覆层，该包覆层可以有效降低硬碳材料比表面积、减少不可逆的储钠位点、抑制电解液的分解和副反应的发生，从而提升材料ICE；和使用PVD或ALD的现有技术相比，本发明所述制备方法不需要使用昂贵精密的设备，不需要复杂的操作过程，仅仅只需混合水浴加热及干燥煅烧即可完成整个包覆过程。

技术领域

本发明属于电池领域，涉及一种负极材料及其制备方法与用途。

背景技术

环境和能源危机迫使人类急于寻找一种清洁、环保可持续利用的新型储能方式，锂离子电池作为一种清洁、可循环利用的储能器件已广泛的应用到了生产和生活中。但是由于锂资源的匮乏、分布不均匀，造成锂价格的日益攀升，不能满足大规模储能对于低成本的需求。

由于钠资源储量丰富、提取和加工成本低，钠离子电池逐渐成为了锂离子电池在大规模储能方面的有利竞争者。钠离子电池与锂离子电池都是通过离子的脱出/嵌入来实现充放电过程，但是Na⁺的原子半径要大于Li⁺，导致了钠离子电池在充放电过程中具有扩散缓慢、负极材料膨胀的问题，从而严重影响了材料的电化学性能。

硬碳作为适用于钠离子电池的负极材料，具有碳层间距大、储钠容量较高、成本低及环境友好等优点，因此受到了研究者的广泛关注。但是，硬碳表面有大量的缺陷以及具有储钠活性的官能团，在充放电过程中将产生大量不可逆容量，从而导致材料的首次库伦效率(ICE)较低，严重的限制了其在钠离子电池中的应用。

目前，可通过减小比表面积、杂原子掺杂、表面工程等手段对材料来改善材料的ICE较低的问题，其中物理气相(PVD)和原子层沉积(ALD)这一类表面工程改性，通过修改原表面或构建新的界面来直接改善材料的表面理化性能，是最为有效的提高ICE的手段。如CN114497506A公开了一种硬碳-无机锂盐复合电极材料及其制备方法和应用，先通过在硬碳的孔隙和表面沉积三氯化磷，得到磷掺杂硬碳的内核，再通过ALD在内核表面循环沉积无机锂盐，得到所述复合材料，从而提升材料的首次充放电效率、倍率性能和循环性能。CN108878805A公开了一种硬碳负极材料及其制备方法，其采用ALD在硬碳球基体上的表面官能团位置和表面缺陷位置包覆氧化物层，来避免硬碳表面的缺陷和官能团与有机电解液接触发生副反应，提升电池性能。但是，采用PVD和ALD的方法需要用到昂贵的设备、涉及到复杂的制备过程，因而成本较高，这些因素在很大程度上限制硬碳在钠离子电池中应用的商业化进程。

因此寻找一种操作过程简单、造价便宜、环保且能有效提升材料ICE的表面工程改性方法显得尤为重要。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种负极材料及其制备方法与用途，所述制备方法包括将氧化铝水合物、乙醇及硬碳混合均匀并水浴加热，干燥后进行煅烧，得到负极材料。本发明限定采用氧化铝水合物作为原料，通过简单的液相包覆法，在硬碳表面包覆一层Al₂O₃包覆层，该包覆层可以有效降低硬碳材料比表面积、减少不可逆的储钠位点、抑制电解液的分解和副反应的发生，从而提升材料ICE；和使用PVD或ALD的现有技术相比，本发明所述制备方法不需要使用昂贵精密的设备，不需要复杂的操作过程，仅仅只需混合水浴加热及干燥煅烧即可完成整个包覆过程。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种负极材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

将氧化铝水合物、乙醇及硬碳混合均匀并水浴蒸干，然后进行煅烧，得到负极材料。