【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钠离子电池，具体涉及一种高性能无烟煤基钠电负极的制备方法、钠电负极及钠离子电池。
技术介绍
1、钠离子电池作为一种新型储能装置，受到广泛关注和研究。相较于传统的锂离子电池，钠离子电池具有许多优点，如钠资源丰富、成本低廉、比容量与安全性高等。迄今为止，已经开发了许多用于钠离子电池的负极材料，如碳基材料和金属氧化物等。目前，石墨是最常用的锂离子电池负极材料，具有良好的电化学活性和循环寿命，但其容量相对较低，且倍率性能和大电流密度下的循环稳定性常常不够理想。金属氧化物如二氧化钛、氧化铁等具有较高的钠离子嵌入和脱嵌容量，但电导性能相对较差，需要通过结构调控和导电添加剂的引入来改善。相比之下，无烟煤软碳材料是一种具有较少缺陷和相对高结晶度的碳材料，被用作钠离子电池负极材料的候选。尽管高导电性和较少的缺陷使其成为合适的电极材料，但狭窄的层间空间阻碍了钠离子的脱嵌，且活性位点的可用性有限，钠离子储存容量一般偏低。胡勇胜等人采用一步碳化法制备了无烟煤钠电负极，在30ma/g的电流密度下具有222mah/g的比容量，首次库伦效率为81％，该工作证明了无烟煤的潜力，但低的比容量及首次库伦效率仍然限制了其应用，无烟煤作为钠离子电池负极材料还需进一步改善储钠容量及首效。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于改善无烟煤钠电负极材料的低首次库伦效率及低储钠容量的缺点，从而提供一种高性能无烟煤基钠电负极的制备方法，通过该方法制备的钠电负极材料应用于钠离子电池在0.02a/g电流密度下具有260.
2、本专利技术将通过以下技术方案实现上述目的：
3、本专利技术提供一种高性能无烟煤基钠电负极材料的制备方法，所述制备方法包括：对经预氧化处理后的无烟煤粉末进行碳化处理，再进行杂原子掺杂处理得到所述高性能无烟煤基钠电负极材料。
4、进一步的，所述预氧化处理包括将所述无烟煤粉末置于含氧气氛中进行加热。
5、进一步的，所述无烟煤粉末置于含氧气氛中加热的温度为200℃～500℃；恒温时间为1～10h。
6、进一步的，所述碳化处理包括经预氧化处理后的无烟煤粉末置于惰性气氛中进行加热。
7、进一步的，所述经预氧化处理后的无烟煤粉末置于惰性气氛中加热的温度为800℃～1600℃；恒温时间为1～10h。
8、进一步的，所述杂原子掺杂处理包括将经预氧化处理和碳化处理后的无烟煤粉末与杂质元素混合，并置于惰性气氛中进行加热。
9、进一步的，所述经预氧化处理和碳化处理后的无烟煤粉末与杂质元素混合后置于惰性气氛中加热的温度为200℃～800℃；恒温时间为1～10h。
10、进一步的，所述经预氧化处理和碳化处理后的无烟煤粉末与杂质元素混合时的混合质量比为1：(0.1～5)。
11、进一步的，所述杂质元素为n、s、p、b中的至少一种。
12、进一步的，所述无烟煤粉末的粒径为d50＝5～10μm。
13、本专利技术还提供一种由上述方法制备而成的高性能无烟煤基钠电负极材料。
14、本专利技术还提供一种钠离子电池负极，所述钠离子电池负极包括上述高性能无烟煤基钠电负极材料。
15、本专利技术还提供一种钠离子电池，所述钠离子电池包括上述钠离子电池负极。
16、本专利技术的有益效果在于：
17、本专利技术通过预氧化及碳化前处理将无烟煤粉末进行结构调控，使之具有硬碳的结构特征，并在此基础上进行杂原子掺杂改性，有效提升材料性能。由于预氧化及碳化前处理后的无烟煤粉末具有较大的层间距，能使杂质元素更容易掺杂入材料内部，又因杂质元素与氧元素的结合减少了不可逆反应，使得首次库伦效率得到提升。本专利技术获得的钠离子电池负极材料在0.02a/g电流密度下具有260.59mah/g的高储钠容量以及高达89.14％的首次库伦效率。
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1.一种高性能无烟煤基钠电负极材料的制备方法，其特征在于，对经预氧化处理后的无烟煤粉末进行碳化处理，再进行杂原子掺杂处理得到所述高性能无烟煤基钠电负极材料。
2.根据权利要求1所述的高性能无烟煤基钠电负极材料的制备方法，其特征在于，所述预氧化处理包括将所述无烟煤粉末置于含氧气氛中进行加热。
3.根据权利要求1所述的高性能无烟煤基钠电负极材料的制备方法，其特征在于，所述碳化处理包括将经预氧化处理后的无烟煤粉末置于惰性气氛中进行加热。
4.根据权利要求1所述的高性能无烟煤基钠电负极材料的制备方法，其特征在于，所述杂原子掺杂处理包括将经预氧化处理和碳化处理后的无烟煤粉末与杂质元素混合，并置于惰性气氛中进行加热。
5.根据权利要求4所述的高性能无烟煤基钠电负极材料的制备方法，其特征在于，所述经预氧化处理和碳化处理后的无烟煤粉末与杂质元素混合时的混合质量比为1：(0.1～5)。
6.根据权利要求4所述的高性能无烟煤基钠电负极材料的制备方法，其特征在于，所述杂质元素为N、S、P、B中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的
8.一种权利要求1-7任一项所述方法制备而成的高性能无烟煤基钠电负极材料。
9.一种钠离子电池负极，其特征在于，包括权利要求8所述高性能无烟煤基钠电负极材料。
10.一种钠离子电池，其特征在于，包括权利要求9所述的钠离子电池负极。
...【技术特征摘要】
1.一种高性能无烟煤基钠电负极材料的制备方法，其特征在于，对经预氧化处理后的无烟煤粉末进行碳化处理，再进行杂原子掺杂处理得到所述高性能无烟煤基钠电负极材料。
2.根据权利要求1所述的高性能无烟煤基钠电负极材料的制备方法，其特征在于，所述预氧化处理包括将所述无烟煤粉末置于含氧气氛中进行加热。
3.根据权利要求1所述的高性能无烟煤基钠电负极材料的制备方法，其特征在于，所述碳化处理包括将经预氧化处理后的无烟煤粉末置于惰性气氛中进行加热。
4.根据权利要求1所述的高性能无烟煤基钠电负极材料的制备方法，其特征在于，所述杂原子掺杂处理包括将经预氧化处理和碳化处理后的无烟煤粉末与杂质元素混合，并置于惰性气氛中进行加热。
5.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：王建兴，张毓晨，方波，周若蒙，陈帆，
申请(专利权)人：广东一钠新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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