【技术实现步骤摘要】
本申请涉及负极材料，具体地讲，涉及负极材料及其制备方法、电池。
技术介绍
1、硬碳类材料具有较高的储钠比容量、较低的储钠电位，以及优异的循环稳定性，是最具前景的负极材料。硬碳大体可以分为生物质基、树脂基、沥青基三种技术路线，区别主要在于前驱体的选取，三种技术路线各有优缺点。目前生物质路线兼具高性能与低成本优势，是目前大多数负极厂商所布局的方向。生物质基硬碳负极材料可通过热解大多数碳前驱体制得。
2、目前市场上的硬碳负极材料的比容量为280mah/g～300mah/g，难以满足钠离子电池对高容量的需求，从而严重影响其在钠离子电池中的应用。除此之外，硬碳负极材料还存在导电性差，首次库伦效率低，循环稳定性差等问题。
3、因此，如何使得硬碳负极材料兼具高容量、高首效以及优异的电化学性能是目前亟需解决的问题。
技术实现思路
1、鉴于此，本申请提出负极材料及其制备方法、电池，负极材料能够兼具高容量、高首效以及优异的电化学性能。
2、第一方面，本申请提供一种负极材料，所述负极材料包括碳基体及碳纳米管，所述碳纳米管与所述碳基体连接；
3、其中，所述硬碳具有孔道，所述孔道包括闭孔，所述闭孔的孔体积在所述孔道的总孔体积中的占比≥14％。
4、在一些实施方式中，所述碳基体呈球型或类球型。
5、在一些实施方式中，所述闭孔的平均孔径为0.4nm～0.85nm。
6、在一些实施方式中，所述闭孔体积为0.03cm3/g～0.27
7、在一些实施方式中，所述孔道自所述碳基体的内部延伸至所述碳基体的表面。
8、在一些实施方式中，所述碳纳米管包括单壁碳纳米管和/或多壁碳纳米管。
9、在一些实施方式中，所述碳纳米管的平均管径为1.0nm～20.0nm。
10、在一些实施方式中，所述碳纳米管的平均长度为10.0nm～5.0μm。
11、在一些实施方式中，所述碳基体包括硬碳。
12、在一些实施方式中，所述孔道还包括开孔，至少部分的碳纳米管自所述开孔内部延伸至所述碳基体的表面。
13、在一些实施方式中，部分的碳纳米管与所述碳基体的表面连接。
14、在一些实施方式中，所述碳纳米管在所述负极材料中的质量含量为0.01wt.％～3.00wt.％。
15、在一些实施方式中，所述负极材料还包括纳米碳颗粒，所述纳米碳颗粒位于所述碳基体的开孔内和/或所述碳基体的表面。
16、在一些实施方式中，所述负极材料颗粒呈海胆状结构。
17、在一些实施方式中，所述负极材料的真密度为1.4g/cm3～2.1g/cm3。
18、在一些实施方式中，所述负极材料的平均粒径为2μm～8μm。
19、在一些实施方式中，所述负极材料的比表面积为1.0m2/g至15.0m2/g。
20、在一些实施方式中，所述负极材料中金属元素的质量含量≤3ppm，所述金属元素选自铁、钴、镍、铜、锌、锰、镁中的至少一种。
21、第二方面，本申请提供一种负极材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
22、将包含生物质碳源材料、含金属离子的催化剂和纳米级碳点的混合溶液进行混合、干燥处理，得到混合粉末；
23、将所述混合粉末进行热还原反应，并进行原位气相沉积，得到前驱体；
24、将所述前驱体进行烧结处理，得到负极材料。
25、在一些实施方式中，所述金属离子包括铁离子、钴离子、镍离子、铜离子、锌离子、锰离子、镁离子中的至少一种。
26、在一些实施方式中，所述金属离子包括铁离子、钴离子、镍离子中的至少一种。
27、在一些实施方式中，所述生物质碳源材料的平均粒径为2μm～8μm。
28、在一些实施方式中，所述生物质碳源材料与含金属离子的催化剂的质量比为(80～90)：(10～20)。
29、在一些实施方式中，所述纳米级碳点的平均粒径为0.1nm～10.0nm。
30、在一些实施方式中，所述纳米级碳点的碳含量为30.0％～70.0％。
31、在一些实施方式中，所述纳米级碳点包括碳量子点、石墨烯量子点、聚合物量子点中的至少一种。
32、在一些实施方式中，所述纳米级碳点与所述生物质碳源材料的质量比为(5～10)：(90～95)。
33、在一些实施方式中，所述热还原反应的温度为300℃～500℃。
34、在一些实施方式中，所述热还原反应的时间为1h～4h。
35、在一些实施方式中，所述原位气相沉积反应的温度为600℃～800℃。
36、在一些实施方式中，所述原位气相沉积反应的时间为1h～20h。
37、在一些实施方式中，所述方法还包括将原位气相沉积反应后的产物进行酸洗处理、干燥，得到前驱体。
38、在一些实施方式中，所述酸洗处理所用的酸液包括硝酸、盐酸、硫酸、氢氟酸、高氯酸中的至少一种。
39、在一些实施方式中，所述酸洗处理的温度为60℃-90℃，所述酸洗处理的时间为1h～5h。
40、在一些实施方式中，所述酸洗处理所用的酸液的质量分数为10.0wt.％～30.0wt.％。
41、在一些实施方式中，所述酸洗后的溶液ph为6.5～7.5。
42、在一些实施方式中，所述干燥的温度为80℃～120℃，所述干燥的时间为5.0h～10.0h。
43、在一些实施方式中，所述烧结的温度为1100℃～1400℃。
44、在一些实施方式中，所述烧结的时间为2h～5h。
45、在一些实施方式中，所述烧结在保护气氛下进行，所述保护气氛包括氦气、氖气、氩气、氮气、氪气及氙气中的至少一种。
46、第三方面，本申请提供一种电池，所述电池包括上述负极材料或上述负极材料的制备方法制备的负极材料。
47、相比于现有技术，本申请的技术方案具有以下有益效果：
48、本申请提供的负极材料，负极材料中的碳基体具有孔道，一方面，碳纳米管与碳基体连接，可以有效提高负极材料的导电性；另外，碳纳米管构建的三维导电网络可以进一步提高负极材料的导电性，提高负极材料的首次库伦效率及电化学性能；另一方面，负极材料具有孔体积占比为14％以上的闭孔，能够提供更多的钠离子存储位点。本申请提供的负极材料，良好的导电性能够有利于离子和电子的传输，同时负极材料具有较多的闭孔，钠离子填充进入闭孔内能够形成填充储钠，可以有效提高钠离子存储位点，使得具有特殊结构及大量闭孔的负极材料能够兼具高储钠容量、高首效以及优异的电化学性能。
49、本申请提供的负极材料的制备方法，以生物质碳源材料为原料，加入含金属离子的催化剂、以及纳米级碳点，纳米级碳点与金属离子形成螯合物，将金属离子嵌入在生物质碳源材料的表面以及孔隙内本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种负极材料，其特征在于，所述负极材料包括碳基体及碳纳米管，所述碳纳米管与所述碳基体连接；
2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，其满足以下特征中的至少一种：
3.根据权利要求1或2所述的负极材料，其特征在于，其满足以下特征中的至少一种：
4.一种负极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，其满足以下特征中的至少一种：
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，其满足以下特征中的至少一种：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，其满足以下特征中的至少一种：
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，其满足以下特征中的至少一种：
9.一种电池，其特征在于，所述电池包括如权利要求1～3任一项所述负极材料或如权利要求4～8任一项所述负极材料的制备方法制备的负极材料。
【技术特征摘要】
1.一种负极材料，其特征在于，所述负极材料包括碳基体及碳纳米管，所述碳纳米管与所述碳基体连接；
2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，其满足以下特征中的至少一种：
3.根据权利要求1或2所述的负极材料，其特征在于，其满足以下特征中的至少一种：
4.一种负极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，其满足以下特征中的...
【专利技术属性】
技术研发人员：李少军，侯博，石杰，姜惠博，周泉竹，汪福明，唐婕，林锦盛，
申请(专利权)人：深圳贝特瑞钠电新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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