本發(fā)明涉及電池，具體涉及一種長循環(huán)鈉離子電池用硬碳負(fù)極材料的制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著清潔能源的發(fā)展，電化學(xué)儲能技術(shù)受到廣泛關(guān)注。二次電池在儲能和電動車領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。然而，目前鈉離子電池的負(fù)極材料還存在循環(huán)壽命等方面的不足，亟需改進(jìn)。

2、硬碳材料因其較大的碳層間距和豐富的活性位點(diǎn)，成為二次電池負(fù)極材料的優(yōu)選之一。目前用生物質(zhì)材料做硬碳主要的工藝就是生物質(zhì)原料經(jīng)過預(yù)碳化-粉碎-碳化即可得到能夠作為二次負(fù)極材料的硬碳，目前的硬碳負(fù)極材料的循環(huán)穩(wěn)定性差，電池使用壽命短。

3、鑒于此，提出本申請。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處而提供一種長循環(huán)鈉離子電池用硬碳負(fù)極材料的制備方法，具有優(yōu)異的首次充放電效率、可逆容量和循環(huán)壽命。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，在本申請的第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N長循環(huán)鈉離子電池用硬碳負(fù)極材料的制備方法，包括以下步驟：

3、將生物質(zhì)材料與酶混合均勻，靜置酶解，得到混合物；

4、將混合物進(jìn)行第一次碳化，得到碳化物；

5、將碳化物粉碎，得到粉碎物，將粉碎物加入到混合酸溶液中，進(jìn)行酸洗抽濾干燥，得到前驅(qū)體；

6、將前驅(qū)體與預(yù)鈉化劑混合均勻，進(jìn)行第二次碳化，得到硬碳負(fù)極材料。

7、作為本申請的實(shí)施方案，所述生物質(zhì)材料包括松木粉、蓮蓬粉、竹子粉中的至少一種；

8、所述酶包括木質(zhì)素酶、漆酶、木質(zhì)素過氧化物酶中的至少一種。

9、作為本申請的實(shí)施方案，所述生物質(zhì)材料與酶的質(zhì)量比為(100～300)：1。

10、作為本申請的實(shí)施方案，所述第一次碳化的溫度為200～500℃，第一次碳化的時間為4～6h。

11、作為本申請的實(shí)施方案，所述混合酸溶液包括硫酸溶液和鹽酸溶液，所述硫酸溶液和鹽酸溶液的質(zhì)量比為1：(0.5～2)；所述硫酸溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40～50％，所述鹽酸溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30～37％。

12、作為本申請的實(shí)施方案，所述預(yù)鈉化劑包括亞磷酸鈉、草酸鈉、碳酸鈉中的至少一種；所述預(yù)鈉化劑與前驅(qū)體的質(zhì)量比為1：(500～3000)。

13、作為本申請的實(shí)施方案，所述第二次碳化的溫度為1100～1400℃，第二次碳化的時間為1～3h。

14、作為本申請的實(shí)施方案，所述粉碎物的平均粒徑為2～10μm。

15、作為本申請的實(shí)施方案，所述前驅(qū)體的含水率為1～3％。

16、本發(fā)明的有益效果在于：本申請創(chuàng)造性的將生物質(zhì)材料與酶進(jìn)行混合，靜置酶解，有效的降解木質(zhì)素，提高纖維素和半纖維素的含量，而后將其進(jìn)行一次碳化，促進(jìn)在后續(xù)碳化過程中形成短程石墨微晶，提高硬碳負(fù)極材料內(nèi)部的無序度，而后經(jīng)過酸洗，預(yù)鈉化處理，降低硬碳負(fù)極材料和電解液接觸時，電解液中的鈉離子的消耗，降低雜元素的沸點(diǎn)，使得碳化后材料表面缺陷更少，有效的提高硬碳負(fù)極材料的首次充放電效率，提高可逆容量和循環(huán)壽命，具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種長循環(huán)鈉離子電池用硬碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長循環(huán)鈉離子電池用硬碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述生物質(zhì)材料包括松木粉、蓮蓬粉、竹子粉中的至少一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長循環(huán)鈉離子電池用硬碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述酶包括木質(zhì)素酶、漆酶、木質(zhì)素過氧化物酶中的至少一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長循環(huán)鈉離子電池用硬碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述生物質(zhì)材料與酶的質(zhì)量比為(100～300)：1。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長循環(huán)鈉離子電池用硬碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述第一次碳化的溫度為200～500℃，第一次碳化的時間為4～6h。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長循環(huán)鈉離子電池用硬碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述混合酸溶液包括硫酸溶液和鹽酸溶液，所述硫酸溶液和鹽酸溶液的質(zhì)量比為1：(0.5～2)；所述硫酸溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40～50％，所述鹽酸溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30～37％。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長循環(huán)鈉離子電池用硬碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述預(yù)鈉化劑包括亞磷酸鈉、草酸鈉、碳酸鈉中的至少一種；所述預(yù)鈉化劑與前驅(qū)體的質(zhì)量比為1：(500～3000)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長循環(huán)鈉離子電池用硬碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述第二次碳化的溫度為1100～1400℃，第二次碳化的時間為1～3h。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長循環(huán)鈉離子電池用硬碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述粉碎物的平均粒徑為2～10μm。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長循環(huán)鈉離子電池用硬碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述前驅(qū)體的含水率為1～3％。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種長循環(huán)鈉離子電池用硬碳負(fù)極材料的制備方法，屬于鈉電池技術(shù)領(lǐng)域，包括以下步驟：將生物質(zhì)材料與酶混合均勻，靜置酶解；將酶解后的混合物進(jìn)行第一次碳化；將碳化物粉碎，得到粉碎物，將粉碎物加入到混合酸溶液中，進(jìn)行酸洗抽濾干燥，得到前驅(qū)體；將前驅(qū)體與預(yù)鈉化劑混合均勻，進(jìn)行第二次碳化，得到硬碳負(fù)極材料。本申請將生物質(zhì)材料與酶進(jìn)行混合，靜置酶解，而后將其進(jìn)行一次碳化，促進(jìn)在后續(xù)碳化過程中形成短程石墨微晶，提高硬碳負(fù)極材料內(nèi)部的無序度，而后經(jīng)過酸洗，預(yù)鈉化處理，使得碳化后材料表面缺陷更少，有效的提高硬碳負(fù)極材料的首次充放電效率，提高可逆容量和循環(huán)壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：李新杰,張滿強(qiáng),焦提康,林俊斌,彭宏偉,向印
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東鈉壹新能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23