葡萄糖制备硬碳负极材料的方法与流程

本发明涉及负极材料领域技术，尤其是指一种葡萄糖制备硬碳负极材料的方法。

背景技术：

1、随着锂离子电池的快速发展，锂的价格升高、锂的储量受限成为锂离子电池继续发展的障碍。与锂离子电池的工作原理相似，资源更丰富的钠离子电池受到广泛关注。但是钠离子的原子半径比锂离子的原子半径大，钠离子很难进入石墨层，而硬碳的层间距远大于石墨，是钠离子电池的理想负极材料。所以找到一种硬碳负极材料的制备方法变得迫在眉睫。目前硬碳工艺路线长，产品指标严苛，构效关系也比较复杂，当前硬碳制作的难点在于交联固化、深度炭化以及表面改性。而且硬碳虽然有良好的储钠性能，但是依旧存在克容量偏低，首次效率低和长循环稳定性差的缺陷，严重阻碍了硬碳材料在钠离子电池中的应用。

2、为提升硬碳容量，专利cn202310504485中提出将碳氢化合物氧化后，在与有机酸进行脱水反应，从而对硬碳前驱体进行造孔，提升储钠空间，但是此种方法执行过程中，硬碳原材料选择和前驱体制备困难。因此，有必要提出一种新的方案对上述问题进行改进。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种葡萄糖制备硬碳负极材料的方法，其所采用的原料来源简单，前驱体制备工艺简单。

2、为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

3、一种葡萄糖制备硬碳负极材料的方法，包括有以下步骤：

4、(1)酸碱反应：取上述5kg葡萄糖溶解在蒸馏水中，并加入100g氢氧化钠，并在100℃下加热30min后，再加入50g强酸性苯乙烯阳离子交换树脂，反应10min后，加入40-70g氢氧化锌，得到溶液；

5、(2)干燥：将步骤(1)得到的溶液通过分段干燥的方法制得固体颗粒；

6、(3)热解：将步骤(2)得到的固体颗粒在600℃下进行热解，得到硬碳前驱体和无机盐颗粒的混合物；

7、(4)酸洗：将步骤(3)得到的混合物置于酸性溶液中，将硬碳前驱体表面的无机盐颗粒去除，再通过水洗和烘干后获得硬碳前驱体；

8、(5)粉碎：将步骤(4)得到的硬碳前驱体通过粉碎机粉碎，得到d50为3-9μm的物料；

9、(6)高温碳化：将步骤(5)中得到的物料在惰性气体保护下，采用1-2℃/min的低升温速率炭化烧结30h，炭化最高温度为1400-1600℃，得到碳化后的物料；

10、(7)筛分：将步骤(6)中得到的炭化后的物料经过325目筛网筛分后，得到硬碳负极材料。

11、作为一种优选方案，所述氢氧化锌的重量为45-65g。

12、作为一种优选方案，所述步骤(5)中的物料d50为5-7μm。

13、作为一种优选方案，所述步骤(7)中，硬碳负极材料的d50为5-7μm，比表面积为4.5-6.5m2/g，首次放电容量≥450mah/g，首次放电效率≥91％。

14、作为一种优选方案，所述步骤(4)中的酸性溶液为硫酸、硝酸中的至少一种。

15、本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：

16、通过热解反应对材料内部进行造孔，有利于提升储钠空间，提升容量再配合采用葡萄糖为原料，通过简单的酸碱反应，制得葡萄糖酸盐，经酸洗后，硬碳前驱体表面被刻蚀，获得更多的离子通道，提升倍率性能，并且，酸碱反应制备前驱体，制备工艺简单，且葡萄糖的来源简单，成本低。

17、为更清楚地阐述本发明的功效，下面结合具体实施例来对本发明进行详细说明：

技术特征：

1.一种葡萄糖制备硬碳负极材料的方法，其特征在于：包括有以下步骤：

2.根据权利要求1所述的葡萄糖制备硬碳负极材料的方法，其特征在于：所述氢氧化锌的重量为45-65g。

3.根据权利要求1所述的葡萄糖制备硬碳负极材料的方法，其特征在于：所述步骤(5)中的物料d50为5-7μm。

4.根据权利要求1所述的葡萄糖制备硬碳负极材料的方法，其特征在于：所述步骤(7)中，硬碳负极材料的d50为5-7μm，比表面积为4.5-6.5m2/g，首次放电容量≥450mah/g，首次放电效率≥91％。

5.根据权利要求1所述的葡萄糖制备硬碳负极材料的方法，其特征在于：所述步骤(4)中的酸性溶液为硫酸、硝酸中的至少一种。

技术总结本发明公开过一种葡萄糖制备硬碳负极材料的方法，其选用葡萄糖为原料，依次经酸碱反应、干燥、热解、酸洗、粉碎和高温碳化，经过筛分后得到硬碳负极材料。本发明的制备方法制备出的硬碳负极材料，首次放电容量≥450mAh/g，首次放电效率≥91％，且用葡萄糖为原料，通过简单的酸碱反应，制得葡萄糖酸盐，经酸洗后，硬碳前驱体表面被刻蚀，获得更多的离子通道，提升倍率性能，并且，酸碱反应制备前驱体，制备工艺简单，且葡萄糖的来源简单，成本低，同时，通过热解反应对材料内部进行造孔，有利于提升储钠空间，提升容量，使得所制得的硬碳材料具备优异的电化学性能，有利于其在钠离子电池中的应用与推广。技术研发人员：宋宏芳,白宇,张启蒙,滕克军,赵东辉受保护的技术使用者：上海翔丰华科技发展有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5