一种钠离子电池硬碳负极材料及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116022769A(43)申请公布日2023.04.28(21)申请号202310163612.1(22)申请日2023.02.24(71)申请人蜂巢能源科技股份有限公司地址213200江苏省常州市金坛区鑫城大道8899号(72)发明人尹晓敏江卫军马晓晴陈思贤关超任海朋郑晓醒杨红新(74)专利代理机构北京远智汇知识产权代理有限公司11659专利代理师徐浩(51)Int.Cl.C01B32/05(2017.01)H01M4/587(2010.01)H01M10/054(2010.01)H01M4/133(2010.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称一种钠离子电池硬碳负极材料及其制备方法(57)摘要本发明提供了一种钠离子电池硬碳负极材料及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：(1)将树脂前驱体和醇类溶剂混合，加入氧化锌，经搅拌、固化后得到硬碳前驱体；(2)将步骤(1)所得的硬碳前驱体在惰性气氛下进行碳化处理，经过破碎、酸洗和过筛后得到所述钠离子电池硬碳负极材料。本发明通过在树脂前驱体中加入一定比例的氧化锌和醇类作为造孔剂协同作用，实现了对硬碳材料表面缺陷和内部结构的调控优化，制备的硬碳负极材料具有较低的比表面积、较大的层间距和微孔孔容，其制成的钠离子电池的克容量、首次库伦效率和倍率性能得到有效提高，实现了优良的综合性能。CN116022769ACN116022769A权利要求书1/1页1.一种钠离子电池硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将树脂前驱体和醇类溶剂混合，加入氧化锌，经搅拌、固化后得到硬碳前驱体；(2)将步骤(1)所得的硬碳前驱体在惰性气氛下进行碳化处理，经过破碎、酸洗和过筛后得到所述钠离子电池硬碳负极材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述树脂前驱体包括酚醛树脂前驱体、呋喃树脂前驱体或糠醛树脂前驱体中的任意一种或至少两种的组合，优选为酚醛树脂前驱体；优选地，所述酚醛树脂包括热塑性酚醛树脂和/或热固性酚醛树脂。3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述醇类溶剂包括乙醇、甲醇、丙醇、乙二醇、丙二醇或异丙醇中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述氧化锌的形貌包括球形、棒状、纳米线、纳米带或花状中的任意一种或至少两种的组合，优选为球形；优选地，所述氧化锌的中值粒径D50为400～800nm。4.如权利要求1‑3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述树脂前驱体、醇类溶剂和氧化锌的质量比为25:(8～17):(1～3)。5.如权利要求1‑4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述搅拌的速度为400～600rpm；优选地，所述搅拌的时间为2～4h；优选地，所述固化的温度为70～80℃；优选地，所述固化的时间为3～5h。6.如权利要求1‑5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述碳化处理的温度1000～1500℃；优选地，所述碳化处理的时间为2～4h；优选地，所述破碎的方法包括球磨、机械粉碎或气流粉碎中的任意一种或至少两种的组合，优选为球磨。7.一种钠离子电池硬碳负极材料，其特征在于，所述钠离子电池硬碳负极材料通过如权利要求1‑6任一项所述方法制得。8.如权利要求7所述的钠离子电池硬碳负极材料，其特征在于，所述钠离子电池硬碳负极材料的比表面积为3～100m2/g；优选地，所述钠离子电池硬碳负极材料的平均孔径为1～3nm；优选地，所述钠离子电池硬碳负极材料的d002层间距为0.37～0.40nm；优选地，所述钠离子电池硬碳负极材料的中值粒径D50为10～30μm。9.一种负极极片，其特征在于，所述负极极片包含如权利要求7或8所述的钠离子电池硬碳负极材料。10.一种钠离子电池，其特征在于，所述钠离子电池包含如权利要求9所述的负极极片。2CN116022769A说明书1/6页一种钠离子电池硬碳负极材料及其制备方法技术领域[0001]本发明属于钠离子电池技术领域，涉及一种钠离子电池硬碳负极材料及其制备方法。背景技术[0002]金属钠储量丰富、分布广泛、成本低廉，使得钠离子电池在大规模储能上具有广泛的应用前景。目前钠离子电池的开发已成为人们关注的焦点，硬碳材料因其具有优异的储钠能力、较长的循环寿命和较低的成本等优点被认为是最有商业化前途的钠电负极材料。[0003]硬碳主要由小尺寸的石墨烯片无序堆叠而成，石墨烯片层的两侧、石墨片层边缘、片层结构周围的孔洞和大量的缺陷等都是储存钠离子的活性位点。硬碳的充放电曲线包含一个高电位斜坡(>0.10V)和一个低电位平台(0.01‑0.10V)。不同电位区域的充放电行为被提出了各种机制，但尚未有定论。一些研究将电荷存储行为与