一种钠离子电池负极材料PTA大孔层状碳棒及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钠离子电池负极材料PTA大孔层状碳棒及其制备方法，该制备包括以下步骤：将异丙醇或无水乙醇与去离子水在室温下混合后，搅拌4

【技术实现步骤摘要】
一种钠离子电池负极材料PTA大孔层状碳棒及其制备方法


[0001]本专利技术涉及钠离子电池
，具体涉及一种钠离子电池负极材料PTA大孔层状碳棒及其制备方法。

技术介绍

[0002]大量具有不同储钠机制的非碳质材料已被开发出来作为钠离子电池的负极，包括金属氧化物/硫化物(如TiO2，SnS2，MoS2)和金属/合金(如Sn，NiSe2)，总的来说，这些材料在插入Na
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时仍然会发生严重的体积变化，导致循环稳定性降低。因此，合理的设计和方便的合成非贵金属材料对钠离子电池的要求很高，具有价格低廉和制作简单的碳材料作为钠离子电池的负极已被广泛研究，然而，理论比容量过低、速率性能不理想等缺点阻碍了结构良好的碳材料在高能量密度钠离子电池中的实际应用，因此，开发高性能钠离子电池的碳基负极仍然是非常有必要的。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种钠离子电池负极材料PTA大孔层状碳棒及其制备方法，以解决现有碳材料作钠离子电池负极时，电池理论比容量过低的问题。
[0004]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：提供一种钠离子电池负极材料PTA大孔层状碳棒的制备方法，包括以下步骤：
[0005](1)在室温下，将异丙醇或无水乙醇与去离子水混合后，搅拌4
‑
8min，然后加入氨水，搅拌50
‑
80min，再加入单宁酸，搅拌25
‑
35h，最后离心收集固体，洗涤、干燥后，得到前驱体PTA棒；<br/>[0006](2)将前驱体PTA棒进行热处理，得到钠离子电池负极材料PTA大孔层状碳棒。
[0007]本专利技术的有益效果为：以PTA(聚单宁酸)棒为前驱体制备PTA大孔层状碳棒，由于具有高度有序层状结构的PTA诱导了空间受限的两步收缩，第一步收缩发生在低碳化温度下，O
‑
H基团发生脱水反应，使相邻层间距离减小；第二步收缩随着温度升高而进行，发生面内收缩。这种收缩行为导致了大孔碳结构具有大表面积、高孔隙率和丰富的缺陷，而孔隙层状结构可以为钠离子提供大量的储存位点，有助于提高负极容量性能，并且微孔和中孔结构的存在表明该材料在离子传输过程中具有高储存钠的能力和低电阻。
[0008]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：
[0009]进一步，步骤(1)中异丙醇或无水乙醇、去离子水和氨水的体积比为40
‑
60：90
‑
110：0.75
‑
1。
[0010]进一步，步骤(1)中氨水和单宁酸的体积质量比为(0.75
‑
1：0.3
‑
0.45)ml/g。
[0011]进一步，步骤(1)中搅拌的转速均为80
‑
120r/min。
[0012]进一步，步骤(1)中离心的转速为9000
‑
12000r/min。
[0013]进一步，步骤(1)中洗涤是依次用去离子水和无水乙醇洗涤。
[0014]进一步，步骤(1)中干燥是在55
‑
65℃的温度下干燥10
‑
15h。
[0015]进一步，步骤(2)中热处理的具体步骤为：在Ar2气氛中，于650
‑
750℃条件下，将前驱体PTA棒煅烧1.8
‑
2.5h。
[0016]本专利技术还提供采用上述钠离子电池负极材料PTA大孔层状碳棒的制备方法制得的钠离子电池负极材料PTA大孔层状碳棒。
[0017]本专利技术还提供上述钠离子电池负极材料PTA大孔层状碳棒在制备钠离子电池方面的应用。
[0018]本专利技术具有以下有益效果：
[0019]1、本专利技术制备的钠离子电池负极材料PTA大孔层状碳棒，原料易获得且环境友好。
[0020]2、本专利技术的制备方法配方简单，操作容易，重复性好，产物纯度高。
[0021]3、本专利技术制得的钠离子电池负极材料PTA大孔层状碳棒，材料结构规则，具有层状结构且具有孔隙，其稳定性良好，作为钠离子电池负极材料具有较高的比容量以及良好的倍率性能。
附图说明
[0022]图1为实施例1制得的PTA大孔层状碳棒的SEM图；
[0023]图2为实施例1制得的PTA大孔层状碳棒制成的纽扣电池的循环稳定性测试图；
[0024]图3为实施例2制得的PTA大孔层状碳棒制成的纽扣电池的循环稳定性测试图；
[0025]图4为实施例3制得的PTA大孔层状碳棒制成的纽扣电池的循环稳定性测试图；
[0026]图5为对比例2制得的PTA碳棒制成的纽扣电池的循环稳定性测试图。
具体实施方式
[0027]以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0028]实施例1：
[0029]一种钠离子电池负极材料PTA大孔层状碳棒，其制备方法包括以下步骤：
[0030](1)将60ml异丙醇和90ml去离子水在室温下混合后，在100r/min的转速下，搅拌5min，然后加入1ml氨水，在100r/min的转速下，搅拌60min，再加入0.45g单宁酸，在100r/min的转速下，搅拌30h，然后通过高速离心机在10000r/min的转速下，离心收集固体，依次用去离子水和无水乙醇洗涤，然后放置在恒温真空烘箱中，在60℃的温度下干燥12h，得到黄色粉末，即前驱体PTA棒；
[0031](2)在Ar2气氛中，升温速率为5℃/min，于700℃条件下，将前驱体PTA棒煅烧2h，得到的黑色粉末，即钠离子电池负极材料PTA大孔层状碳棒。
[0032]实施例2：
[0033]一种钠离子电池负极材料PTA大孔层状碳棒，其制备方法包括以下步骤：
[0034](1)将40ml无水乙醇和110ml去离子水在室温下混合后，在80r/min的转速下，搅拌8min，然后加入0.8ml氨水，在80r/min的转速下，搅拌80min，再加入0.4g单宁酸，在80r/min的转速下，搅拌35h，然后通过高速离心机在9000r/min的转速下，离心收集固体，依次用去
离子水和无水乙醇洗涤，然后放置在恒温真空烘箱中，在55℃的温度下干燥15h，得到黄色粉末，即前驱体PTA棒；
[0035](2)在Ar2气氛中，升温速率为5℃/min，于650℃条件下，将前驱体PTA棒煅烧2.5h，得到的黑色粉末，即钠离子电池负极材料PTA大孔层状碳棒。
[0036]实施例3：
[0037]一种钠离子电池负极材料PTA大孔层状碳棒，其制备方法包括以下步骤：
[0038](1)将50ml异丙醇和100ml去离子水在室温下混合后，在120r/mi本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池负极材料PTA大孔层状碳棒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在室温下，将异丙醇或无水乙醇与去离子水混合后，搅拌4
‑
8min，然后加入氨水，搅拌50
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80min，再加入单宁酸，搅拌25
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35h，最后离心收集固体，洗涤、干燥后，得到前驱体PTA棒；(2)将前驱体PTA棒进行热处理，得到钠离子电池负极材料PTA大孔层状碳棒。2.根据权利要求1所述的钠离子电池负极材料PTA大孔层状碳棒的制备方法，其特征在于，步骤(1)中异丙醇或无水乙醇、去离子水和氨水的体积比为40
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60：90
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110：0.75
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1。3.根据权利要求1所述的钠离子电池负极材料PTA大孔层状碳棒的制备方法，其特征在于，步骤(1)中氨水和单宁酸的体积质量比为(0.75
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1：0.3
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0.45)ml/g。4.根据权利要求1所述的钠离子电池负极材料PTA大孔层状碳棒的制备方法，其特征在于，步骤(1)中搅拌的转速均为80

【专利技术属性】
技术研发人员：姚卫棠，黄港，吴小强，孔清泉，安旭光，张靖，
申请(专利权)人：成都大学，
类型：发明
国别省市：