一种基于蔗糖制备钠离子电池用多孔碳负极材料的方法.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CN110028051A(43)申请公布日2019.07.19(21)申请号201910333125.9(22)申请日2019.04.24(71)申请人陕西科技大学地址710021陕西省西安市未央大学园区(72)发明人黄剑锋何元元曹丽云李嘉胤党欢李倩颖刘倩倩仵婉晨(74)专利代理机构西安众和至成知识产权代理事务所(普通合伙)61249代理人张震国(51)Int.Cl.C01B32/05(2017.01)H01M4/62(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种基于蔗糖制备钠离子电池用多孔碳负极材料的方法(57)摘要一种基于蔗糖制备钠离子电池用多孔碳负极材料的方法，将蔗糖和氢氧化钾混合研磨后溶于乙二醇-水混合溶剂中得溶液A；将溶液A冷冻干燥后置于管式气氛炉中进行一步热解和碳化得碳化产物；将碳化产物进行抽滤洗涤至中性，干燥研磨后即得到钠离子电池多孔碳负极材料。本发明工艺流程简单，反应温度低、时间短，无需后续处理，对环境友好；且所制备的产物形貌分布均匀，具有多孔结构，有利于电解液和电极材料的充分接触和电解液的完全渗透，可以显著改善材料的电化学性能，并且具有成本低、可大规模生产的优点。CN110028051ACN110028051A权利要求书1/1页1.一种基于蔗糖制备钠离子电池用多孔碳负极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)取1g蔗糖和0.3～1g氢氧化钾溶解于20～60ml的乙二醇-水溶剂中得溶液A；2)将溶液A冷冻干燥，得到白色前驱体B；3)将前驱体为B转移至坩埚中，后将其放入管式气氛炉中，在氩气保护气氛下以2～10℃/min的速率升温自室温升温至600～900℃保温1～3h，然后以10℃/min的降温速率冷却至300℃后自然冷却到室温得碳化产物；4)将碳化产物分别用无水乙醇和去离子水抽滤洗涤直至洗至中性，干燥后研磨即得钠离子电池用多孔碳负极材料。2.根据权利要求1所述的基于蔗糖制备钠离子电池用多孔碳负极材料的方法，其特征在于，所述步骤1)的蔗糖和氢氧化钾混合研磨30～60min。3.根据权利要求1所述的基于蔗糖制备钠离子电池用多孔碳负极材料的方法，其特征在于，所述步骤1)的乙二醇-水溶剂是水：乙二醇按1～9：1的体积比混合而成。4.根据权利要求1所述的基于蔗糖制备钠离子电池用多孔碳负极材料的方法，其特征在于，所述步骤2)冷冻干燥温度为-80～-20℃，冷冻干燥时间为12～36h。5.根据权利要求1所述的基于蔗糖制备钠离子电池用多孔碳负极材料的方法，其特征在于，所述步骤3)的坩埚为三氧化二铝坩埚。6.根据权利要求1所述的基于蔗糖制备钠离子电池用多孔碳负极材料的方法，其特征在于，所述步骤3)的氩气流速为0.1～1.0sccm/min。7.根据权利要求1所述的基于蔗糖制备钠离子电池用多孔碳负极材料的方法，其特征在于，所述步骤4)将碳化产物先用无水乙醇清洗3次，然后再用去离子水清洗至中性。8.根据权利要求1所述的基于蔗糖制备钠离子电池用多孔碳负极材料的方法，其特征在于，所述步骤4)的干燥温度为80～120℃，时间为8～12h。9.根据权利要求1所述的基于蔗糖制备钠离子电池用多孔碳负极材料的方法，其特征在于，所述步骤4)所得钠离子电池用多孔碳负极材料的孔径为400～800nm。2CN110028051A说明书1/4页一种基于蔗糖制备钠离子电池用多孔碳负极材料的方法技术领域[0001]本发明属于钠离子电池碳负极材料制备技术领域，具体涉及一种基基于蔗糖制备钠离子电池用多孔碳负极材料的方法。技术背景[0002]钠离子电池(SIBs)被认为是大型固定储能最有希望的二次电池，因为钠源的取之不尽，用之不竭，成本低，环境友好。尽管如此发展SIBs仍然处于起步阶段，大部分研究都集中在目前电极材料的选择上。近年来，已经广泛研究了诸如层状氧化物和磷酸盐的正极材料，并且通过优化形态和结构，它们中的一些显示出相当大的比容量，倍率性能和循环稳定性。特别是Na3V2(PO4)3，显示出优异的综合性能，被认为是潜在的商业正极材料。相比之下，负极材料的研究缓慢且不充分，这已经成为SIBs进步的瓶颈。众所周知，用于SIBs的所需负极材料应具有以下特征：高钠离子存储容量，钠插入和提取期间良好的结构稳定性，良好的电子传导性，资源丰度等。迄今为止，许多材料，如合金，磷，有机化合物，钛基氧化物和无定形碳[S.Komaba,W.Murata,T.Ishikawa,N.Yabuuchi,T.Ozeki,T.Nakayama,etal.,ElectrochemicalNainsertionandsolidelectrolyteinterphaseforhard-carbonel