【技术实现步骤摘要】
本申请属于负极材料，具体地讲，尤其涉及负极材料及制备方法、钠离子电池。
技术介绍
1、随着锂矿资源日益紧张，锂离子电池原材料价格上涨显著，锂电发展必将面临资源限制。钠资源丰富，廉价易得，加工成本低，钠电成本显著低于锂电。因此，钠电发展前景比锂电更加广阔。相对于其他负极材料而言，碳负极材料具有成本低、碳层间距大、工作电压低、导电性好、循环性能好等优点，被认为是最有优势的钠电负极材料。
2、现有的钠离子电池用碳负极材料的原料一般分为以下几类：树脂碳材料(例如酚醛树脂、环氧树脂、聚糠醇树脂等)、有机聚合物碳材料(例如聚乙烯醇pva、聚氯乙烯pvc、聚偏氟乙烯pvdf、聚丙烯腈pan等)、生物质碳材料、生物质提取物(淀粉、蔗糖等)、沥青和煤基等。其中，生物质碳材料由于其成本较低，来源广泛，被广泛研究应用于钠离子电池用碳负极材料。但是，目前的生物质基硬碳负极材料的容量较低，通常进能够达到260ah/g～300ah/g，不能满足对钠离子电池容量的要求，且生物质基硬碳负极材料的电压平台较低，存在析钠风险。
技术实现思路
1、本申请提供负极材料及其制备方法、钠离子电池，解决了钠离子电池用负极材料容量、首次效率和放电电压难以提升的技术问题。
2、第一方面，本申请实施例提供一种负极材料，所述负极材料包括碳基体，所述碳基体具有孔隙，所述孔隙包括闭孔，所述闭孔的孔体积大于0.025cm3/g；
3、所述负极材料中含有掺杂元素，所述掺杂元素包括氮、硫和氧中的至少一种，所述
4、在一些实施方式中，所述负极材料包括如下特征(1)～(6)中的至少一种：
5、(1)所述碳基体包括硬炭；
6、(2)所述负极材料中的掺杂元素的质量占比为0.5％～2％；
7、(3)所述闭孔的平均孔径小于等于5nm；
8、(4)所述负极材料的比表面积为2m2/g～50m2/g；
9、(5)所述负极材料的真密度为1.8g/cm3～2.2g/cm3；
10、(6)所述负极材料的中值粒径为3μm～20μm。
11、第二方面，本申请实施例提供一种负极材料的制备方法，包括如下步骤：
12、将碳基原料置于氧化性气体氛围中进行预氧化处理，得到第一前驱体，所述预氧化处理的温度为200℃～350℃；
13、将所述第一前驱体置于刻蚀性气体氛围中进行刻蚀处理，得到第二前驱体，所述刻蚀处理的温度为400℃～800℃，所述刻蚀性气体包括氧气、臭氧、二氧化硫、三氧化硫、二氧化氮、水蒸气和镁蒸汽中的至少一种；
14、将所述第二前驱体进行破碎处理，得到第三前驱体；
15、将所述第三前驱体进行热处理，得到负极材料。
16、在一些实施方式中，所述制备方法包括如下特征(1)～(4)中的至少一种：
17、(1)所述氧化性气体包括氧气、臭氧、二氧化氮和三氧化硫中的至少一种；
18、(2)所述碳基原料包括生物质壳类材料、生物质木材类材料、秸秆、玉米芯、淀粉、蔗糖、沥青、煤和焦中的至少一种；
19、(3)所述氧化性气体中的氧含量为5％～100％；
20、(4)所述预氧化处理的时间为2min～600min。
21、在一些实施方式中，所述制备方法包括如下特征(1)～(3)中的至少一种：
22、(1)所述刻蚀性气体的浓度为5％～100％；
23、(2)所述刻蚀处理的时间为2min～600min；
24、(3)所述第三前驱体的中值粒径为3μm～20μm。
25、在一些实施方式中，所述第二前驱体包括多孔碳基材料，所述第二前驱体包括如下特征(1)～(5)中的至少一种：
26、(1)所述多孔碳基材料的孔的平均孔径小于等于3nm；
27、(2)所述多孔碳基材料包括微孔，所述微孔的孔体积大于等于0.05cm3/g；
28、(3)所述多孔碳基材料包括微孔，以孔的总体积为100％计，所述微孔的体积占比大于等于60％；
29、(4)所述多孔碳基材料的挥发分为8％～18％；
30、(5)所述多孔碳基材料中含有掺杂元素，所述掺杂元素包括氮、氧和硫中的至少一种，所述掺杂元素在所述多孔碳基材料中的质量占比为3％～15％。
31、在一些实施方式中，将所述第三前驱体进行热处理之前，还包括将所述第三前驱体进行酸洗的步骤。
32、在一些实施方式中，所述制备方法包括如下特征(1)～(3)中的至少一种：
33、(1)所述酸洗的溶液包括盐酸、硝酸和氢氟酸中的至少一种；
34、(2)所述酸洗的溶液的浓度为10％～30％；
35、(3)所述酸洗的溶液包括盐酸、硝酸和氢氟酸中的至少一种，所述第三前驱体、盐酸、硝酸和氢氟酸中的体积比为1:(1～6):(0～6):(0～1)。
36、在一些实施方式中，所述制备方法包括如下特征(1)～(4)中的至少一种：
37、(1)所述热处理的温度为1000℃～1600℃；
38、(2)所述热处理在保护性气体氛围中进行，所述保护性气体包括氮气、氩气、氖气、氦气、氙气和氪气中的至少一种；
39、(3)所述热处理的时间为1h～6h；
40、(4)所述热处理的设备包括管式炉、箱式炉、推板窑炉、石墨化炉和焙烧窑中的至少一种。
41、第三方面，本申请提供一种钠离子电池，所述钠离子电池包括第一方面所述的负极材料或包括第二方面所述的负极材料。
42、本申请的技术方案至少具有以下有益的效果：
43、本申请的负极材料包括碳基体，碳基体具有孔隙，孔隙包括闭孔，闭孔的孔体积大于0.025cm3/g，表明本申请的碳基体具有丰富的闭孔，有利于钠离子的填充，形成填充储钠，提升负极材料的储钠容量，从而提升负极材料的容量性能和首次效率。同时，本申请的负极材料中含有掺杂元素，掺杂元素包括氮、硫和氧中的至少一种，掺杂元素在第二区域中的质量占比为0.5％～5％，掺杂元素在第一区域中的质量占比小于0.5％，表明本申请的掺杂元素3主要分布在负极材料的表面区域，而几乎不分布在负极材料的内部，负极材料表面的缺陷碳原子较多，表面区域较多的掺杂元素能够与负极材料表面的缺陷碳原子能够形成c＝o、c＝n、c＝s等可逆官能团，上述可逆官能团与钠离子能够形成可逆的储钠位点，例如c＝o与钠形成c-ona，在后续充电过程中na会脱出，再形成c＝o，从而能够使得负极材料表面本文档来自技高网...
【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，所述碳基体具有孔隙，所述孔隙包括闭孔，所述闭孔的孔体积大于0.025cm3/g；
2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料包括如下特征(1)～(6)中的至少一种：
3.一种负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下特征(1)～(4)中的至少一种：
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下特征(1)～(3)中的至少一种：
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第二前驱体包括多孔碳基材料，所述第二前驱体包括如下特征(1)～(5)中的至少一种：
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，将所述第三前驱体进行热处理之前，还包括将所述第三前驱体进行酸洗的步骤。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下特征(1)～(3)中的至少一种：
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述制备
10.一种钠离子电池，其特征在于，所述钠离子电池包括权利要求1～2任一项所述的负极材料或包括权利要求3～9任一项所述的制备方法制备得到的负极材料。
...【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，所述碳基体具有孔隙，所述孔隙包括闭孔，所述闭孔的孔体积大于0.025cm3/g；
2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述负极材料包括如下特征(1)～(6)中的至少一种：
3.一种负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下特征(1)～(4)中的至少一种：
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下特征(1)～(3)中的至少一种：
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：石杰，李少军，姜惠博，侯博，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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