一种用氮掺杂多孔生物质碳制备钠离子碳负极材料的方法.pdf

(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CN112299389A(43)申请公布日2021.02.02(21)申请号202011007566.9(22)申请日2020.09.23(71)申请人鸡西市唯大新材料科技有限公司地址158100黑龙江省鸡西市鸡冠区鸡恒路66号鸡西（鸡冠）产业园区创业中心申请人辽宁科技大学(72)发明人周卫民张学虎徐桂英王英新王坤李莉香(74)专利代理机构鞍山嘉讯科技专利事务所(普通合伙)21224代理人徐喆(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5页附图3页(54)发明名称一种用氮掺杂多孔生物质碳制备钠离子碳负极材料的方法(57)摘要本发明涉及一种用氮掺杂多孔生物质碳制备钠离子碳负极材料的方法，以茄子为前驱体，将研磨的茄子、尿素和氯化钙混合于去离子水中；热温度控制在60～90℃，保持1～3小时，放入干燥箱蒸干，再置于管式炉中，在惰性气氛下600℃～900℃炭化；炭化后的样品经过盐酸洗涤后，调节PH至中性，干燥得到生物质碳材料，而后制备成用于钠离子电池的电极片。优点是：通过简单的活化和氮掺杂处理制备了性能优异的生物质碳负极，提高了负极材料的储钠容量。本发明的制备方法简单，有利于产品的大规模制备。CN112299389ACN112299389A权利要求书1/1页1.一种用氮掺杂多孔生物质碳制备钠离子碳负极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)以茄子为前驱体，将茄子切块干燥，研磨至100目以下；2)将研磨的茄子、尿素和氯化钙按质量比1:2:1～1:2:3或1:1:2～1:3:2，混合于50ml去离子水中；3)加热温度控制在60～90℃，保持1～3小时，放入干燥箱蒸干，放入瓷舟备用；4)将步骤3)得到的样品置于管式炉中，在惰性气氛下600℃～900℃炭化；5)炭化后的样品经过盐酸洗涤后，调节PH至中性，干燥得到生物质碳材料，而后制备成用于钠离子电池的电极片。2.根据权利要求1所述的一种用氮掺杂多孔生物质碳制备钠离子碳负极材料的方法，其特征在于，所述的盐酸浓度为2mol/L。2CN112299389A说明书1/5页一种用氮掺杂多孔生物质碳制备钠离子碳负极材料的方法技术领域[0001]本发明属于钠离子电池(SIBs)碳基负极材料领域，尤其涉及一种用氮掺杂多孔生物质碳制备钠离子碳负极材料的方法。背景技术[0002]锂资源的高成本和稀缺性制约了锂离子电池的进一步发展，与锂相比，钠储量丰富且价格低廉，而且钠离子电池工作原理与锂离子电池基本一致，因此在大规模储能应用背景下，钠离子电池的研究得到了越来越多的关注。钠离子电池的重要组成部分—钠离子电池正极材料也已经被研发并应用，但钠离子电池负极材料的研发相对较慢，极大地阻碍了钠离子电池的商业化进程，因此寻找合适的钠离子电池负极材料成为钠离子电池的研究热点。[0003]目前，石墨作为商业锂离子电池负极材料被广泛应用，但由于其较低的理论比容量(372mAh/g)和较慢的锂离子扩散动力学限制了其应用。且较大的钠离子半径(0.102nm)使得钠-石墨体系的热力学不稳定，故探索具有良好电压、低成本、高容量的SIBs负极材料具有重要的现实意义。[0004]近年来，硬碳(HCs)因为成本低，可持续性和结构稳定性好等优点成为SIBs最有前途的负极材料之一。作为制备硬碳的原料-天然生物质因来源广泛、成本低廉且具有天然的独特结构和异质原子掺杂等优点而备受关注。近年，许多科研工作者以柚子皮、树叶、蒲公英、荷叶、棉花等生物质为原料通过不同的碳化工艺调节产物中类石墨微晶、缺陷、孔结构等制备了高性能钠离子电池负极材料。发明内容[0005]为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用氮掺杂多孔生物质碳制备钠离子碳负极材料的方法，具有良好的钠离子存储性能，较氮掺杂前加大了比表面积。[0006]为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：[0007]一种用氮掺杂多孔生物质碳制备钠离子碳负极材料的方法，包括以下步骤：[0008]1)以茄子为前驱体，将茄子切块干燥，研磨至100目以下；[0009]2)将研磨的茄子、尿素和氯化钙按质量比1:2:1～1:2:3或1:1:2～1:3:2，混合于50ml去离子水中；[0010]3)加热温度控制在60～90℃，保持1～3小时，放入干燥箱蒸干，放入瓷舟备用；[0011]4)将步骤3)得到的样品置于管式炉中，在惰性气氛下600℃～900℃炭化；[0012]5)炭化后的样品经过盐酸洗涤后，调节PH至中性，干燥得到生物质碳材料，而后制备成用于钠离子电池的电极片。[0013]所述的盐酸浓度为2mol/L。[0014]其中，[0015]