【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于二次电池材料制备，具体涉及一种高首效、高功率硬碳负极材料及其制备方法。
技术介绍
1、硬碳是一种难以石墨化的无定形碳，其内部具有孔隙多，乱层结构，材料各项同性好等特性，但是由于材料的比表面积较大，孔隙较多，造成其材料的首次效率偏低，应用于全电池造成其电池的能量密度偏低。因此，提升硬碳材料首次效率是提升电池能量密度的主要措施之一，而提升首次效率主要从减少材料表面的缺陷、材料掺杂及其包覆等方面进行改善。
2、比如中国专利公告号cn114639816b，公开了一种高首次效率硬碳复合材料及其制备方法，复合材料呈现核壳结构，内核为硬碳材料，中间层为包覆内核的碳酸锂复合层，外壳为包覆在中间层的无定形碳层，所得材料应用于锂离子电池首次效率虽然得到提升，但是制备过程复杂。
3、再如中国专利公告号cn113206246b，公开了钠离子电池生物质硬碳负极材料及其制备方法，以木材作为生物质碳源，用去离子水进行超声洗涤，烘干得到生物质前驱体，预碳化后与杂原子有机化合物进行球磨处理，混合物进行高温碳化处理后通过酸洗、烘干后得到杂原子掺杂生物质衍生硬碳材料，首次效率虽然得到提升，但是提升幅度不高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种高首效、高功率硬碳负极材料，能够在硬碳前驱体材料中掺杂钠元素与杂原子提升材料的电子导电性及其储钠数量，同时，通过气体二次掺杂杂原子提升材料的电子导电率，提升材料的倍率性能及其首次效率。
2、本专利技术采取的技术方案具体如下
3、一种高首效、高功率硬碳负极材料，按质量份数比，制备所述高首效、高功率硬碳负极材料的原料包括：
4、有机酸钠盐1-10份、杂原子化合物1-10份、聚合物溶液500份、多巴胺1-10份和氧化剂1-10份；
5、其中，所述杂原子化合物为硼酸、磷酸铵、磷酸三铵、硫磷酸铵和硼酸铵中的任一种。
6、在一种优选方案中，所述有机酸钠盐为衣康酸钠、苹果酸钠、柠檬酸钠、富马酸钠和己二酸钠中的任一种。
7、在一种优选方案中，所述聚合物溶液包括高分子聚合物和有机溶剂；
8、所述高分子聚合物为聚偏氟乙烯树脂、糠醇树脂、间甲酚甲醛树脂、聚砜树脂和呋喃树脂中的任一种；
9、所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、乙醇酸乙酯、乙酸乙酯、丙酮和丁酮中的任一种。
10、在一种优选方案中，所述有机溶剂的占聚合物溶液的质量浓度为1-10wt%。
11、在一种优选方案中，所述氧化剂为偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰和双氧水中的任一种。
12、在一种优选方案中，制备所述高首效、高功率硬碳负极材料的原料还包括固化剂，所述固化剂为2-苯基咪唑、甲苯磺酰咪唑、2-辛基苯并咪唑、2-（噻唑-4基）苯并咪唑、1-氰乙基-2-苯基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑和苯并咪唑中的任一种。
13、在一种优选方案中，制备所述高首效、高功率硬碳负极材料的原料还包括杂原子气氛，所述杂原子气氛为氨气、硼烷和磷化氢中的任一种。
14、一种高首效、高功率硬碳负极材料的制备方法，包括以下步骤：
15、将有机酸钠盐和杂原子化合物添加到聚合物溶液中搅拌混合，得到混合液；
16、将混合液与多巴胺溶液混合，并添加氧化剂进行化学反应，再过滤和干燥，得到杂原子掺杂硬碳前驱体材料；
17、将杂原子掺杂硬碳前驱体材料与固化剂混合，在温度为250-400℃固化反应6-24h，得到固化材料；
18、将固化材料在温度为500-700℃与杂原子气氛下预碳化1-6h，粉碎，得到粉碎材料；
19、将粉碎材料在温度为1200-1500℃碳化1-6h，得到硬碳材料。
20、在一种优选方案中，所述按质量份数比，称取如下原料：有机酸钠盐1-10份、杂原子化合物1-10份、聚合物溶液500份、多巴胺1-10份和氧化剂1-10份
21、在一种优选方案中，所述添加氧化剂进行化学反应中的化学反应温度条件包括温度和反应时间，所述温度为50-120℃，所述反应时间为1-6h。
22、本专利技术取得的技术效果为：
23、本专利技术，通过将有机酸钠盐、杂原子化合物添加到高分子聚合物溶液实现钠盐掺杂在聚合物溶液中降低材料的不可逆容量提升首次效率，同时掺杂钠盐提升充放电过程中钠离子的嵌脱数量提升倍率性能；
24、本专利技术，将碱性的多巴胺与酸性的有机酸钠盐通过化学反应实现化学键的结合，提升材料的结构稳定性并提升压实密度；
25、本专利技术，在材料中掺杂杂原子化合物，一方面实现磷、硼、氮的掺杂提升材料的电子导电率改善倍率，同时杂原子化合物为两性化合物，通过化学反应自身会形成交联化合物，提升材料的储钠数量，提升其比容量。
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1.一种高首效、高功率硬碳负极材料，其特征在于，按质量份数比，制备所述高首效、高功率硬碳负极材料的原料包括：
2.根据权利要求1所述的高首效、高功率硬碳负极材料，其特征在于，所述有机酸钠盐为衣康酸钠、苹果酸钠、柠檬酸钠、富马酸钠和己二酸钠中的任一种。
3.根据权利要求1所述的高首效、高功率硬碳负极材料，其特征在于，所述聚合物溶液包括高分子聚合物和有机溶剂；
4.根据权利要求3所述的高首效、高功率硬碳负极材料，其特征在于，所述有机溶剂的占聚合物溶液的质量浓度为1-10wt%。
5.根据权利要求1所述的高首效、高功率硬碳负极材料，其特征在于，所述氧化剂为偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰和双氧水中的任一种。
6.根据权利要求1所述的高首效、高功率硬碳负极材料，其特征在于，制备所述高首效、高功率硬碳负极材料的原料还包括固化剂，所述固化剂为2-苯基咪唑、甲苯磺酰咪唑、2-辛基苯并咪唑、2-（噻唑-4基）苯并咪唑、1-氰乙基-2-苯基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑和苯并咪唑中的任一种。
7.根据权利要求1所述的高首效、高功率硬碳
8.一种高首效、高功率硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的高首效、高功率硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述按质量份数比，称取如下原料：有机酸钠盐1-10份、杂原子化合物1-10份、聚合物溶液500份、多巴胺1-10份和氧化剂1-10份。
10.根据权利要求8所述的高首效、高功率硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述添加氧化剂进行化学反应中的化学反应温度条件包括温度和反应时间，所述温度为50-120℃，所述反应时间为1-6h。
11.权利要求1-7任一项所述的高首效、高功率硬碳负极材料或由权利要求8-10任一项所述的高首效、高功率硬碳负极材料的制备方法制备得到的高首效、高功率硬碳负极材料在锂离子电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种高首效、高功率硬碳负极材料，其特征在于，按质量份数比，制备所述高首效、高功率硬碳负极材料的原料包括：
2.根据权利要求1所述的高首效、高功率硬碳负极材料，其特征在于，所述有机酸钠盐为衣康酸钠、苹果酸钠、柠檬酸钠、富马酸钠和己二酸钠中的任一种。
3.根据权利要求1所述的高首效、高功率硬碳负极材料，其特征在于，所述聚合物溶液包括高分子聚合物和有机溶剂；
4.根据权利要求3所述的高首效、高功率硬碳负极材料，其特征在于，所述有机溶剂的占聚合物溶液的质量浓度为1-10wt%。
5.根据权利要求1所述的高首效、高功率硬碳负极材料，其特征在于，所述氧化剂为偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰和双氧水中的任一种。
6.根据权利要求1所述的高首效、高功率硬碳负极材料，其特征在于，制备所述高首效、高功率硬碳负极材料的原料还包括固化剂，所述固化剂为2-苯基咪唑、甲苯磺酰咪唑、2-辛基苯并咪唑、2-（噻唑-4基）苯并咪唑、1-氰乙基-2-苯基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑...
【专利技术属性】
技术研发人员：王福寿，王海旭，王福国，王福山，裴成勇，裴国军，曹志平，
申请(专利权)人：安徽天宏基科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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