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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113003558A(43)申请公布日2021.06.22(21)申请号201911322805.7(22)申请日2019.12.20(71)申请人天津工业大学地址300387天津市西青区宾水西道延长线399号天津工业大学新校区(72)发明人张庆印邓仙梅时志强(51)Int.Cl.C01B32/05(2017.01)H01M4/587(2010.01)H01M10/054(2010.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种间苯二酚甲醛树脂基硬炭材料的制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种间苯二酚甲醛树脂基硬炭材料的制备方法,以及作为钠离子电池的负极材料。本发明采用间苯二酚和甲醛为单体原料合成间苯二酚甲醛树脂;然后通过喷雾干燥和热解炭化法制备成间苯二酚甲醛树脂基硬炭材料。该材料具有较大的层间距和良好的球形形貌,且本发明制备工艺简单,收率产率较高,速度快,易实现规模化生产。作为钠离子电池的负极材料,具有优异的电化学性能。CN113003558ACN113003558A权利要求书1/1页1.一种间苯二酚甲醛树脂基硬炭材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)将间苯二酚加入一定的去离子水中使其完全溶解,然后加入氨水和甲醛,在40℃下搅拌1h,得到间苯二酚甲醛树脂溶液,将间苯二酚甲醛树脂溶液配制一定浓度的喷雾液;(2)将步骤(1)得到的间苯二酚甲醛树脂喷雾液进行喷雾干燥得到炭材料前驱体;(3)将步骤(2)得到的炭材料前驱体进行下固化;(4)将步骤(3)得到的炭材料前驱体在惰性气氛的保护下进行高温热解炭化,即得到所述的硬炭材料。2.根据权利要求1硬炭材料的制备方法,其特征在于:步骤1)所述的间苯二酚和甲醛的摩尔比为1∶2,氨水的添加量为酚单体摩尔质量的0.2%,去离子水的添加量为酚单体摩尔质量7%。3.根据权利要求1硬炭材料的制备方法,其特征在于:步骤1)所述的喷雾液的固含量为1-3wt%。4.根据权利要求1硬炭材料的制备方法,其特征在于:步骤2)所述的喷雾干燥的进口温度为120-180℃,进料速率为500-600ml/h,风机频率为50-60Hz。5.根据权利要求1硬炭材料的制备方法,其特征在于:步骤3)所述的固化温度为120-150℃,固化时间为12-24h。6.根据权利要求1硬炭材料的制备方法,其他正在于:步骤4)所述的惰性气氛为氮气。7.根据权利要求1硬炭材料的制备方法,其特征在于:步骤4)所述的高温碳化温度为900-1500℃,时间为1-3h。8.根据权利要求1硬炭材料的制备方法,其特征在于:所得到的硬炭材料为球形形貌,直径在2-5μm左右。9.根据权利要求1-8任一所述的制备方法得到的硬炭材料用于钠离子电池负极材料。2CN113003558A说明书1/3页一种间苯二酚甲醛树脂基硬炭材料的制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于电池材料技术领域,具体涉及一种间苯二酚甲醛树脂基硬炭材料的制备方法及在钠离子电池负极材料中的应用。背景技术[0002]近几年,新能源的开发与利用越来越成为一种趋势。锂离子电池由于能量密度高、循环寿命长、工作电压高、无记忆效应等优点被用于手机、笔记本电脑等便携式电子设备以及电动汽车和电网储能系统等领域。但是随着人们对这些电子设备以及电动汽车的需求越来越大,一些相应的问题也随之出现,例如锂资源匮乏、成本高等问题。因此,与锂离子电池具有相似工作原理的钠离子电池成功吸引研究者的眼球。[0003]钠离子的离子半径比锂离子的大(大于Li+的),所以已经商业化的石墨负极不适合于钠离子电池的负极材料。硬炭材料具有无序乱层的石墨微晶结构和大的层间距,可以使碱金属离子进入石墨层间,是钠离子电池负极材料的良好选择。但是硬炭用于钠离子电池负极材料面临几个问题,例如首次库伦效率低、残炭率低等。[0004]间苯二酚甲醛树脂是一种由间苯二酚酚单体和甲醛单体通过缩聚反应形成的一种树脂,具有价格便宜、易于合成且残炭率高的特点,且间苯二酚甲醛树脂的层间距较大,是一种良好的硬炭前驱体材料。本专利通过简单的合成和喷雾干燥制得硬炭前驱体,再经过炭化得到硬炭材料。过程简单,材料产率高,速度快,提高了整个工艺流程的效率,适合应用于钠离子电池负极材料中。发明内容[0005]本发明提供了一种间苯二酚甲醛树脂基硬炭材料的制备方法,合成工艺简单,炭材料产率高,易实现规模化生产。将该材料用于钠离子电池负极材料,具有优异的电化学性能。[0006]技术方案[0007](1)在间苯二酚中加入一定的去离子水使其完全溶解,然后加入氨水和甲醛,在40℃下搅拌1h,得到间苯二酚甲醛树脂溶液,将树脂溶液配制成一定浓度的喷雾液;[0008](2)将步骤(1)得到的间苯二