【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池，具体涉及钠离子电池及其制备方法。
技术介绍
1、新能源汽车产业的快速发展，进一步刺激了对清洁、环保、低成本储能技术的需求。目前的商用锂离子电池因其高能量密度和长循环寿命而成为应用最广泛的商用电池之一，然而，由于锂资源的稀缺和分布不均，必须开发资源丰富、供应充足的锂离子电池替代品。近年来，钠离子电池因为钠与锂相似的物理化学性质以及钠在地壳中的含量远高于锂而受到了广泛的研究，但大半径的钠离子嵌入导致的负极活性材料的体积膨胀是影响其循环寿命的关键问题，使得钠离子电池的性能仍有待提升。因此，研究开发具有快速动力学且结构稳定的负极材料和高容量的正极材料是实现钠离子电池性能优化的关键。
2、当前，生物质碳材料因其理化性质稳定、微观结构可控、导电性高、来源丰富和可再生等优点，成为钠离子电池最受欢迎的电极材料之一。因此，充分研究松树基废物（如松子壳等）衍生碳作为钠离子电池的电极材料，有望扩展钠离子电池的原料来源。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供钠离子电池及其制备方法，采用两种简单的工艺，利用丰富易得、分布广泛的松树基废物作为原料，制备得到松树基衍生硬碳材料和多孔碳材料，并将其分别作为负极和正极材料，实现了废物利用的良性循环和废物的高附加值利用。
2、本专利技术的技术方案为：
3、一方面，本专利技术提供了钠离子电池的制备方法，将负极、正极、隔膜和钠离子电解液组装成钠离子电池，负极和正极的活性物质质量比为
4、1）将松树基废物在空气气氛中以5℃/min的升温速率升温至300℃，并恒温2h以进行预碳化；
5、2）将预碳化后的松树基废物在酸液中搅拌；
6、3）过滤收集固体物料，并用去离子水洗涤至滤液呈中性，干燥后得预碳化碳材料；
7、4）将预碳化碳材料在氩气气氛中以5℃/min的升温速率升温至1200-1600℃，并恒温2h以进行二次碳化，得到松树基衍生硬碳材料，将其与金属钠接触以对其进行预钠化处理，得到预钠化负极，然后再与正极、隔膜和钠离子电解液一起组装钠离子电池；
8、正极的制备方法采用“浸渍-活化”碳化法，包括以下步骤：
9、a）将松树基废物浸入活化剂并搅拌后冷冻干燥，得混合物；
10、b）将混合物在氩气气氛中以5℃/min的升温速率升温至700-1000℃，并恒温1h以进行碳化；
11、c）将碳化后的混合物在酸液中搅拌；
12、d）过滤收集固体物料并用去离子水洗涤至滤液呈中性，干燥后得到松树基衍生多孔碳材料，作为正极。
13、优选的，所述钠离子电解液的溶质盐为napf6或nacf3so3，溶剂为碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯和二乙二醇二甲醚中的一种或两种。
14、优选的，所述松树基废物为松子壳。
15、优选的，所述酸液为盐酸溶液。
16、优选的，步骤a）中，活化剂为甲酸钠。
17、优选的，步骤a）中，松树基废物与活化剂的质量比为1:(1-4)。
18、另一方面，本专利技术提供了钠离子电池，通过上述钠离子电池的制备方法制备得到。
19、本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：
20、1.本专利技术采用丰富易得、分布广泛的松树基废物作为原料制备得到碳材料，实现了废物利用的良性循环；同时，本专利技术采用了两种简单的工艺，从同一原料制备得到了两种不同应用的碳材料，实现了松树基废物的高附加值利用。
21、2.本专利技术采用了二段式“低温-高温”碳化法，通过第一步低温预碳化使碳材料表面形成一定含量的开放孔隙和缺陷，再经第二步高温碳化使开放孔隙转变为封闭孔隙，既增加了碳材料作为负极材料时的平台容量，又减少不可逆的钠离子捕获以提高首圈效率。同时，本专利技术采用一段式“浸渍-活化”碳化法，通过活化剂实现对碳材料的原位活化，显著增加碳材料的比表面积，并调控材料的孔隙结构，增加了碳材料作为正极材料时的比容量。
22、3.本专利技术制备的松树基衍生硬碳材料和多孔碳材料分别作为负极和正极材料，结合操作简单的“直接接触”预钠化方法，组装的钠离子电池具有较高的能量密度、功率密度和良好的循环稳定性。
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1.钠离子电池的制备方法，其特征在于，
2.如权利要求1所述的钠离子电池的制备方法，其特征在于，所述钠离子电解液的溶质盐为NaPF6或NaCF3SO3，溶剂为碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯和二乙二醇二甲醚中的一种或两种。
3.如权利要求1所述的钠离子电池的制备方法，其特征在于，所述松树基废物为松子壳。
4.如权利要求1所述的钠离子电池的制备方法，其特征在于，所述酸液为盐酸溶液。
5.如权利要求1所述的钠离子电池的制备方法，其特征在于，步骤a）中，活化剂为甲酸钠。
6.如权利要求1所述的钠离子电池的制备方法，其特征在于，步骤a）中，松树基废物与活化剂的质量比为1:(1-4)。
7.钠离子电池，其特征在于，通过如权利要求1-6任一项所述的钠离子电池的制备方法制备得到。
【技术特征摘要】
1.钠离子电池的制备方法，其特征在于，
2.如权利要求1所述的钠离子电池的制备方法，其特征在于，所述钠离子电解液的溶质盐为napf6或nacf3so3，溶剂为碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯和二乙二醇二甲醚中的一种或两种。
3.如权利要求1所述的钠离子电池的制备方法，其特征在于，所述松树基废物为松子壳。
4.如权利要求1所述的钠离子电池的制...
【专利技术属性】
技术研发人员：王淑宝，王维霖，
申请(专利权)人：山东方诺新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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