一种包覆型硬碳材料的制备方法及钠离子电池负极与流程

本发明属于钠离子电池，尤其涉及一种包覆型硬碳材料的制备方法及钠离子电池负极。

背景技术：

1、目前，钠离子电池凭借资源丰富、成本低、安全性好、转换效率高等优点成为近年来备受关注的新型储能技术，其作为锂离子电池的替代或补充，有望成为新能源时代最佳的储能载体和动力电源的移动载体。

2、硬碳材料作为钠离子电池商业化的首选负极，其具有储钠容量高、原材料丰富、环境友好等优势。然而，由于硬碳材料存在大量丰富的边缘或缺陷、空隙和具有各种形态特征的孔隙，使得钠离子电池在第一次充放电过程中，会导致大量的电解液在硬碳负极表面发生分解，同时伴随着活性钠离子的消耗，因此钠离子电池表现出非常低的首次库伦效率。

3、对硬碳材料进行表面包覆，是提高首效的一种有效方式，其优点可以降低硬碳的表面积、隔绝电解液与硬碳材料的接触、从而减轻电解液在硬碳表面形成过多的sei膜。常用的包覆方法包括cvd气相沉积、沥青等包覆等，这些材料在碳化后，形成无定型碳或软碳等，其本质上仍是碳材料，其对降低硬碳材料的表面积或有一定作用，但对抑制电解液的分解效果不佳，仍需要结合其他包覆手段进行进一步的改性处理。

4、总之，现有的硬碳材料虽然采用表面包覆的技术提高首效，但是仍然无法更好的解决抑制电解液的分解的缺陷，为钠离子电池的整体性能的提升带来巨大的阻碍。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种包覆型硬碳材料的制备方法，包括：

2、取生物质前驱体，依次进行预碳化处理和酸洗处理至中性，得到中性缺陷基材；

3、将所述中性缺陷基材利用沥青进行浸渍填充，得到填孔基材；

4、对所述填孔基材依次进行第一次煅烧和粉碎，得到基材颗粒；

5、将所述基材颗粒进行al2o3包覆处理，得到具有al2o3氧化物包覆层的所述包覆型硬碳材料。

6、优选地，所述生物质前驱体选自椰子壳、花生壳、竹子、秸秆、玉米芯和甘蔗渣中的任意一种或几种。

7、优选地，所述预碳化处理包括：

8、将所述生物质前驱体在氮气保护下，在300℃-600℃的温度条件下进行碳化；

9、碳化时间为1小时-6小时。

10、优选地，所述酸洗处理，包括：

11、将碳化处理后的所述生物质前驱体进行粉碎；

12、将粉碎后的材料置入酸性溶液中进行酸洗，

13、将酸洗后的材料用水洗至中性并烘干，即得到所述中性缺陷基材；

14、优选地，酸性溶液为稀盐酸和稀硝酸的任意一种或两种；

15、优选地，所述将酸洗后的材料用水洗至中性并烘干步骤中，清洗后的材料的ph为2-6。

16、优选地，所述浸渍填充，包括：

17、将所述中性缺陷基材与沥青混合，得到混合料；

18、将所述混合料在加热和加压的条件下，进行浸渍填充，即得到所述填孔基材。

19、优选地，所述加热和加压的条件包括：

20、加热条件：50℃-200℃；

21、加压条件：0.1mpa-1mpa。

22、优选地，所述对所述填孔基材依次进行第一次煅烧和粉碎，包括：

23、将所述填孔基材在氮气保护下，进行所述第一次煅烧，得到硬碳材料；

24、将所述硬碳材料依次利用粉碎机和球磨进行粉碎，即得到所述基材颗粒。

25、优选地，所述在氮气保护下，进行所述第一次煅烧的条件包括：

26、煅烧温度：900℃-1600℃；

27、煅烧时间：2小时-12小时；

28、煅烧后所述硬碳材料的比表面积：1m2/g-10m2/g；

29、优选地，所述煅烧温度为1200℃；

30、优选地，所述煅烧时间为6小时。

31、优选地，所述将所述基材颗粒进行al2o3包覆处理，包括：

32、在乙醇或乙二醇中，加入al(no3)3·9h2o进行搅拌，得到混合液；

33、将混合液中加入所述基材颗粒进行混合，制备为悬浮液；

34、将所述悬浮液加热干燥；

35、干燥完成后，进行第二次煅烧，即得到所述包覆型硬碳材料；

36、优选地，所述第二次煅烧的条件包括：煅烧温度为500℃-800℃；煅烧时间为2小时-6小时；

37、优选地，所述煅烧温度为600℃；

38、优选地，所述煅烧时间为3小时。

39、此外，为解决上述问题，本发明还提供一种钠离子电池负极，其中包括如上述所述的包覆型硬碳材料。

40、本发明提供一种包覆型硬碳材料的制备方法及钠离子电池负极。其中，所述包覆型硬碳材料的制备方法包括：取生物质前驱体，依次进行预碳化处理和酸洗处理至中性，得到中性缺陷基材；将所述中性缺陷基材利用沥青进行浸渍填充，得到填孔基材；对所述填孔基材依次进行第一次煅烧和粉碎，得到基材颗粒；将所述基材颗粒进行al2o3包覆处理，得到具有al2o3氧化物包覆层的所述包覆型硬碳材料。本发明所提供的包覆型硬碳材料的制备方法中，利用沥青填充基材缺陷，并采用al2o3包覆处理构成材料的al2o3氧化物包覆层，形成由al2o3氧化物包覆层包覆的硬碳材料，不仅可以很好地抑制电解液在材料表面的分解，同时还可以促使sei膜中的napf6分解产生napo2f2组分，能够有效改善电极界面的稳定和提高钠离子电池的长期循环稳定性。

技术特征：

1.一种包覆型硬碳材料的制备方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述包覆型硬碳材料的制备方法，其特征在于，所述生物质前驱体选自椰子壳、花生壳、竹子、秸秆、玉米芯和甘蔗渣中的任意一种或几种。

3.如权利要求1所述包覆型硬碳材料的制备方法，其特征在于，所述预碳化处理包括：

4.如权利要求1所述包覆型硬碳材料的制备方法，其特征在于，所述酸洗处理，包括：

5.如权利要求1所述包覆型硬碳材料的制备方法，其特征在于，所述浸渍填充，包括：

6.如权利要求5所述包覆型硬碳材料的制备方法，其特征在于，所述加热和加压的条件包括：

7.如权利要求1所述包覆型硬碳材料的制备方法，其特征在于，所述对所述填孔基材依次进行第一次煅烧和粉碎，包括：

8.如权利要求7所述包覆型硬碳材料的制备方法，其特征在于，所述在氮气保护下，进行所述第一次煅烧的条件包括：

9.如权利要求1所述包覆型硬碳材料的制备方法，其特征在于，所述将所述基材颗粒进行al2o3包覆处理，包括：

10.一种钠离子电池负极，其特征在于，其中包括如权利要求1-9任一项所述的包覆型硬碳材料。

技术总结本发明提供一种包覆型硬碳材料的制备方法及钠离子电池负极，属于钠离子电池技术领域。其中所述制备方法包括：取生物质前驱体，依次进行预碳化处理和酸洗处理至中性，得到中性缺陷基材；将所述中性缺陷基材利用沥青进行浸渍填充，得到填孔基材；对所述填孔基材依次进行第一次煅烧和粉碎，得到基材颗粒；将所述基材颗粒进行Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;包覆处理，得到具有Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;氧化物包覆层的所述包覆型硬碳材料。本发明所提供的制备方法不仅可以很好地抑制电解液在材料表面的分解，同时还可以促使SEI膜中的NaPF<subgt;6</subgt;分解产生NaPO<subgt;2</subgt;F<subgt;2</subgt;组分，能够有效改善电极界面的稳定和提高钠离子电池的长期循环稳定性。技术研发人员：杨天翔,王康,刘华波,王明受保护的技术使用者：广州鹏辉能源科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20