一种碳负极材料、电池负极片、电池及其制备方法与流程

本申请属于电化学储能，尤其涉及一种碳负极材料、电池负极片、电池及其制备方法。

背景技术：

1、目前正在开发和使用的可再生清洁能源如风能、太阳能、潮汐能等，都属于间歇性能源，能源的产生和供应具有不连续性或不稳定性，如果将这些间歇性的、不稳定的电能并入电网，将严重干扰电网的正常运行。因此开发出满足大规模储能应用“低成本”、“高安全”、“大规模”的新型储能技术已成为世界范围内的研究热点。

2、目前，主要储能技术有电化学储能、机械储能、电磁储能和相变储能等。电化学储能技术与其他储能方式相比具有效率高、投资少、使用安全、应用灵活等特点，最符合当今能源的发展方向。电化学储能领域中，锂离子电池和钠离子电池由于高能量密度、环境友好和使用寿命长等优势成为电化学储能领域的佼佼者。而锂离子电池和钠离子电池的电极材料的性能，对电池的储能性能具有一定的影响。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种碳负极材料、电池负极片、电池及其制备方法，以解决相关技术存在的问题，技术方案如下：

2、第一方面，本申请实施例提供了一种碳负极材料及其制备方法，包括以下步骤：

3、前驱体经真空预碳化和浸渍后，进行碳化，得到所述碳负极材料；真空预碳化的条件为：真空度＜-0.08mpa下，200-900℃处理1-20h；

4、浸渍过程为：将真空预碳化后的材料浸渍在浸渍液中处理；

5、所述浸渍液为含有pmma、碳酸氢铵、硝酸氢铵、硝酸铵、硫酸铵、硫酸氢铵的一种或两种以上的组合物的溶液。

6、在一种实施方式中，真空预碳化后还包括粉碎处理过程；经粉碎处理后，进行碳化。

7、在一种实施方式中，所述前驱体为小麦、大米、麦麸、米麸、木材、竹材、沥青、焦油或无烟碳中的一种或两种以上的组合物。

8、在一种实施方式中，粉碎处理的过程为：使用气流磨、砂磨、对辊磨或球磨进行粉碎。

9、在一种实施方式中，粉碎处理后材料d50为2～10um。

10、在一种实施方式中，浸渍过程为：浸渍液的浓度为0.1-1mol/l；浸渍时间为15-60min。

11、在一种实施方式中，碳化的条件为，在900-1700℃处理2-50h。

12、在一种实施方式中，碳化过程分为两步进行；

13、第一步为在真空条件下900-1500℃处理1-49h；

14、第二步为在保护气体氛围下1000-1700℃处理1-49h；所述保护气为氩气、氮气或氢气中的一种或两种以上的混合气体。

15、第二方面，本申请实施例提供了一种碳负极材料，由上述的一种碳负极材料的制备方法制备得到。

16、第三方面，本申请实施例提供了一种电池负极片，包括上述所述的碳负极材料。

17、第四方面，本申请实施例提供了一种电池，所述电池为锂离子电池或钠离子电池，所述锂离子电池或钠离子电池包括上述所述的负极片。

18、上述技术方案中的优点或有益效果至少包括：

19、1、本申请的一种碳负极材料的制备方法，前驱体经过真空预碳化和再浸渍液中浸渍处理后，再经过碳化处理，制备得到碳负极材料。本申请的真空预碳化能够将前驱体固化，并且除去前驱体内部中含有的有机物等挥发物质；在浸渍过程中，除去挥发物质留下的空间能够使得浸渍液进入材料内部；在后续的碳化过程中，材料内的浸渍液挥发，在高温下分解，能够增加材料的孔数量和孔体积；碳化过程使得碳原子层在高温下形成弯曲，多重碳层弯曲重叠后形成闭孔的硬碳材料；因此通过本申请的制备方法可以增加形成硬碳材料的闭孔尺寸和比例，实现更高的可逆容量。

20、2、本申请的一种碳负极材料、电池负极片和电池，本申请的一种碳负极材料通过本申请的制备方法得到，具有较大的孔尺寸和较高的孔比例；将其作为电池负极片和组装成锂离子电池或钠离子电池，电池具有更高的可逆容量和循环性能。

21、上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本申请进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。

技术特征：

1.一种碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种碳负极材料的制备方法，其特征在于，真空预碳化后还包括粉碎处理过程；经粉碎处理后，进行碳化。

3.根据权利要求1或2所述的一种碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述前驱体为小麦、大米、玉米、麦麸、米麸、木材、竹材、沥青、焦油或无烟碳中的一种或两种以上的组合物。

4.根据权利要求3所述的一种碳负极材料的制备方法，其特征在于，粉碎处理的过程为：

5.根据权利要求1所述的一种碳负极材料的制备方法，其特征在于，浸渍过程为：浸渍液的浓度为0.1-1mol/l；浸渍时间为15-60min。

6.根据权利要求1所述的一种碳负极材料的制备方法，其特征在于，碳化的条件为，在900-1700℃处理2-50h。

7.根据权利要求6述的一种碳负极材料的制备方法，其特征在于，碳化过程分为两步进行；

8.一种碳负极材料，其特征在于，由权利要求1-7任一项所述的一种碳负极材料的制备方法制备得到。

9.一种电池负极片，其特征在于，包括权利要求8所述的碳负极材料。

10.一种电池，其特征在于，所述电池为锂离子电池或钠离子电池，所述锂离子电池或钠离子电池包括权利要求9所述的负极片。

技术总结本申请提出一种碳负极材料、电池负极片、电池及其制备方法，该负极材料通过以下步骤的制备方法制备：前驱体经真空预碳化和浸渍后，进行碳化，得到所述碳负极材料；通过真空预碳化充分除去前驱体内部中含有的有机物等挥发物质；使用高温下分解物质作为浸渍液在碳化过程分解挥发，增加硬碳材料的孔数量和孔体积；从而实现碳负极材料更高的可逆容量。技术研发人员：赵前进,石爱斌,张文受保护的技术使用者：广东迪纳新材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14