一种钠离子电池硬碳负极材料预钠化方法

本发明涉及电池负极材料的，特别涉及一种钠离子电池硬碳负极材料预钠化方法。

背景技术：

1、近年来，由于锂资源不足导致成本攀升，锂离子电池无法满足大规模电化学储能的需求。钠离子电池（sibs）由于其低成本、丰富的钠资源以及钠和锂相似的物理化学特性等优点，被认为是最有希望的候选者。在各种负极材料中，碳基材料由于原料丰富、合成简单、成本低等特点备受青睐。硬碳由于具有低充电/放电电位、高容量和循环稳定性，被认为是最适合商业应用的负极。

2、一般来说，硬碳是由生物质或聚合物碳化所得，在高温碳化后形成一种无序的无定形结构，导致硬碳材料中出现更多的缺陷和微孔，进而提供了更多的活性钠储存位点。但是由于电解质的分解和负极材料表面的固体电解质间相（sei）的形成，大量不可逆的钠离子被消耗，全电池体系中所有不可逆的钠离子完全由正极材料提供，而且全电池中正极材料的数量是有限的，因此剩余的钠离子不足以保证后续循环，导致循环性能较差。

3、对负极材料进行预钠化是提升电池循环性能的一种有效方法，其他研究者提出的负极预钠化方法包括将含钠溶液涂覆在负极材料表面、或将负极材料浸泡在含钠溶液中，将熔融的钠通过涂布装置均匀涂布在隔膜上，预钠化硬碳中间缓冲膜，在负极极片活性材料表面沉积一层金属钠等。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种钠离子电池硬碳负极材料预钠化方法，在钠离子电池负极材料合成过程中进行补钠，钠可以在负极材料表面和内部均匀分布，相对于物理气相沉积法只能将钠留在负极材料表面而言，有了一定的优化，不仅能弥补电池首次充电过程中负极极片活性材料形成sei膜或发生其他副反应时造成的钠离子损失，还可以在后续充放电过程中提供钠，用于改善钠离子电池的循环性能。

2、本申请提供了一种钠离子电池硬碳负极材料预钠化方法，包括如下步骤：

3、将钠的可溶性盐nahcihjok（h=1～3, i=1～6, j=0～5,2k=h+j）溶解于乙二醇溶液中，并进行强力搅拌，向其中加入碳源cxhyoz (x=6～20, y=z～3z)，使其充分溶解；

4、将上述制得的混合溶液转移进反应釜中进行水热反应，反应结束后进行烘干研磨，随后进行高温碳化，碳化结束即得预钠化的硬碳负极材料。

5、进一步的，所述钠的可溶性盐nahcihjok为na3c6h5o7、ch3coona、na2c2o4以及na2co3中的任意一种。

6、进一步的，所述钠的可溶性盐nahcihjok的浓度为1.0×10-4 mol/l～1.0×10-2mol/l。

7、进一步的，所述碳源cxhyoz为c6h12o6 、(c6h10o5)n、c12h22o11以及c8h16o8中的任意一种。

8、进一步的，所述碳源cxhyoz的浓度为0.1 mol/l～2 mol/l。

9、进一步的，所述强力搅拌的时间为1-30 min。

10、进一步的，所述水热反应的时间为0.5-48 h。

11、进一步的，所述水热反应的温度为120-200 ℃。

12、进一步的，所述高温碳化的温度为800-1600 ℃。

13、进一步的，所述高温碳化的时间为1-5 h。

14、与现有技术相比，本申请的方案中，在对乙二醇和钠盐进行强力搅拌的情况下加入碳源，使各种物质充分混合均匀，然后通过水热反应进行和高温碳化，实现高质量硬碳负极材料的制备。通过在负极材料合成过程中添加钠盐，及时提供钠离子，补充不可逆的钠离子消耗，尽可能的保证后续循环，提升钠离子电池循环性能，该方案流程简单，效果显著，是一种提升钠离子电池循环性能的方法。本申请提供了一种在负极材料合成过程中进行预钠化的方法。

技术特征：

1.一种钠离子电池硬碳负极材料预钠化方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种钠离子电池硬碳负极材料预钠化方法，其特征在于，所述钠的可溶性盐nahcihjok为na3c6h5o7、ch3coona、na2c2o4以及na2co3中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种钠离子电池硬碳负极材料预钠化方法，其特征在于，所述钠的可溶性盐nahcihjok的浓度为1.0×10-4 mol/l～1.0×10-2 mol/l。

4.根据权利要求1所述的一种钠离子电池硬碳负极材料预钠化方法，其特征在于，所述碳源cxhyoz为c6h12o6 、(c6h10o5)n、c12h22o11以及c8h16o8中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的一种钠离子电池硬碳负极材料预钠化方法，其特征在于，所述碳源cxhyoz的浓度为0.1 mol/l～2 mol/l。

6.根据权利要求1所述的一种钠离子电池硬碳负极材料预钠化方法，其特征在于，所述强力搅拌的时间为1-30 min。

7.根据权利要求1所述的一种钠离子电池硬碳负极材料预钠化方法，其特征在于，所述水热反应的时间为0.5-48 h。

8.根据权利要求1所述的一种钠离子电池硬碳负极材料预钠化方法，其特征在于，所述水热反应的温度为120-200 ℃。

9.根据权利要求1所述的一种钠离子电池硬碳负极材料预钠化方法，其特征在于，所述高温碳化的温度为800-1600 ℃。

10.根据权利要求1所述的一种钠离子电池硬碳负极材料预钠化方法，其特征在于，所述高温碳化的时间为1-5 h。

技术总结本发明涉及电池材料的领域，公开了一种钠离子电池硬碳负极材料预钠化方法，包括如下步骤：将钠的可溶性盐Na<subgt;h</subgt;C<subgt;i</subgt;H<subgt;j</subgt;O<subgt;k</subgt;（h=1～3,i=1～6,j=0～5,2k=h+j）溶解于乙二醇溶液中，并进行强力搅拌，向其中加入碳源CxHyOz(x=6～20,y=z～3z)，使其充分溶解；将上述制得的混合溶液转移进反应釜中进行水热反应，反应结束后进行烘干研磨，随后进行高温碳化，碳化结束即得预钠化的硬碳负极材料。本申请流程简单，效果显著，是一种提升钠离子电池循环性能的方法，本申请提供了一种在负极材料合成过程中进行预钠化的方法。技术研发人员：李帆,梅日国,钟春晖,王南,刘清侠受保护的技术使用者：深圳技术大学技术研发日：技术公布日：2024/5/16