【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钠离子电池负极材料，具体的，涉及沥青基碳负极材料及其两步预氧化合成制备方法和应用。
技术介绍
1、传统能源的逐渐消耗和相关环境问题推动了技术的发展，转向清洁能源，如太阳能、风能和地热能源。但由于这些能源的间歇性特性，储能需求显著增长，锂资源的使用迅速增加，除了地理分布不均匀外，也引起了锂资源快速枯竭的担忧，最终会提高锂原料价格，阻碍锂离子电池的商业化生产。钠离子电池具有资源丰富、价格低廉、长寿命、安全性能好等优势，不仅可以成为锂离子电池的补充，在一定程度上缓解锂资源的短缺，确保国家能源安全和社会可持续发展，凭借这些优势，钠离子电池被认为是下一代可大规模发展的储能器件。
2、然而，钠离子电池的商业化应用仍缺乏成本低廉的负极材料，实现高性能和低成本的钠离子电池仍然是一个巨大的挑战。因此，有必要找到或开发更合适的电极，以最经济有效的方式满足高能量密度和高循环稳定性的要求。沥青是一种典型的软碳前体，具有可用性广，成本低的优点。有望大规模生产并投入工业应用。然而沥青衍生的软碳具有相对有序的微观结构和层间距离较小的结构，导致电化学钠存储性能较差，na+存储能力有限。因此，提供沥青基碳负极材料及其两步预氧化合成制备方法和应用具有重要的意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本专利技术的目的之一在于提供一种成本低廉、工艺简便的沥青基碳负极材料的两步预氧化合成制备方法。又如，本专利技术的另一目的在于提供一种na+存储能力好
2、为了实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种沥青基碳负极材料的两步预氧化合成制备方法，所述方法可包括：将沥青类前驱体和引发剂均匀研磨混合，得到混合前驱体；将混合前驱体在氧化性气氛下进行热处理，冷却降温，得到预氧化前驱体ⅰ；将预氧化前驱体ⅰ与氧化剂液相混合二次氧化得到预氧化前驱体ⅱ；将预氧化前驱体ⅱ在惰性气体氛围下进行煅烧，冷却，研磨，洗涤，干燥后得到沥青基碳负极材料。
3、根据本专利技术一方面的一个或多个示例性实施例，所述引发剂可包括硼酸、氧化硼、四苯硼酸、四苯硼酸钠、磷酸、五氧化二磷和三氧化二磷中的一种或多种。
4、根据本专利技术一方面的一个或多个示例性实施例，所述沥青类前驱体可包括煤焦油沥青、石油沥青、天然沥青和中间相沥青中的一种或多种。
5、根据本专利技术一方面的一个或多个示例性实施例，所述沥青类前驱体和所述引发剂按质量比可为1：0.5～5的比例均匀研磨混合。
6、根据本专利技术一方面的一个或多个示例性实施例，所述热处理可包括：以2～5℃/min的升温速率，升温至250～450℃，保温2～5h；所述煅烧可包括：以3～10℃/min的升温速率，升温至700～1400℃，保温2～4h。
7、根据本专利技术一方面的一个或多个示例性实施例，所述氧化剂可包括过氧化氢、硝酸铁、硝酸钠、硝酸钾、硝酸锌和高锰酸钾中的一种或多种；所述液相可包括去离子水；所述预氧化前驱体ⅰ与氧化剂可按摩尔比为1：0.5～3的比例液相混合。
8、根据本专利技术一方面的一个或多个示例性实施例，所述混合二次氧化可包括：在水浴60～90℃条件下，搅拌3～5h，蒸干后得到预氧化沥青前驱体ⅱ。
9、根据本专利技术一方面的一个或多个示例性实施例，所述洗涤可包括：将研磨后所得物分散在去离子水中，经搅拌、抽滤、洗涤至洗涤液为中性，搅拌25～35min，超声5～15min。
10、根据本专利技术一方面的一个或多个示例性实施例，所述氧化性气氛可包括空气、氧气和臭氧中的一种或多种；所述惰性气体可包括氩气、氮气、氦气和氩氢混合气中的一种或多种。
11、根据本专利技术一方面的一个或多个示例性实施例，所述热处理和所述煅烧所采用的设备可包括炭化设备，炭化设备包括管式炭化炉、箱式炭化炉、辊道窑和推板窑。
12、本专利技术的另一方面提供了一种沥青基碳负极材料，所述沥青基碳负极材料可包括通过上述所述的沥青基碳负极材料的两步预氧化合成制备方法所制备出的产品。
13、本专利技术的再一方面提供了如上所述的沥青基碳负极材料在钠离子电池负极材料中的应用。
14、与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括以下内容中至少一项：
15、(1)本专利技术提出的制备方法通过两步预氧化，在沥青类前驱体中引入氧官能团与沥青分子相互交联，阻碍碳层重排，降低了碳化后的石墨化程度，提高了储钠能力，增强了表面电容贡献，提升了倍率能力。
16、(2)本专利技术提出的制备方法所利用的原料来源广泛且成本低廉，整体工艺简单环保，制备操作简单，过程可控，适于大规模生产。
17、(3)本专利技术提出的沥青基碳负极材料的电化学性能能够满足工业化电池的需求。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种沥青基碳负极材料的两步预氧化合成制备方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的沥青基碳负极材料的两步预氧化合成制备方法，其特征在于，所述引发剂包括硼酸、氧化硼、四苯硼酸、四苯硼酸钠、磷酸、五氧化二磷和三氧化二磷中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的沥青基碳负极材料的两步预氧化合成制备方法，其特征在于，所述沥青类前驱体包括煤焦油沥青、石油沥青、天然沥青和中间相沥青中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的沥青基碳负极材料的两步预氧化合成制备方法，其特征在于，所述沥青类前驱体和所述引发剂按质量比为1：0.5～5的比例均匀研磨混合。
5.根据权利要求1所述的沥青基碳负极材料的两步预氧化合成制备方法，其特征在于，所述热处理包括：以2～5℃/min的升温速率，升温至250～450℃，保温2～5h；所述煅烧包括：以3～10℃/min的升温速率，升温至700～1400℃，保温2～4h。
6.根据权利要求1所述的沥青基碳负极材料的两步预氧化合成制备方法，其特征在于，所述氧化剂包括过氧化氢、硝酸铁、硝酸钠、硝酸
7.根据权利要求1所述的沥青基碳负极材料的两步预氧化合成制备方法，其特征在于，所述混合二次氧化包括：在水浴60～90℃条件下，搅拌3～5h，蒸干后得到预氧化沥青前驱体Ⅱ。
8.根据权利要求1所述的沥青基碳负极材料的两步预氧化合成制备方法，其特征在于，所述洗涤包括：将研磨后所得物分散在去离子水中，经搅拌、抽滤、洗涤至洗涤液为中性，搅拌25～35min，超声5～15min。
9.一种沥青基碳负极材料，其特征在于，所述沥青基碳负极材料通过如权利要求1～8中任一项所述的沥青基碳负极材料的两步预氧化合成制备方法制备得到。
10.一种如权利要求9所述的沥青基碳负极材料在钠离子电池负极材料中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种沥青基碳负极材料的两步预氧化合成制备方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的沥青基碳负极材料的两步预氧化合成制备方法，其特征在于，所述引发剂包括硼酸、氧化硼、四苯硼酸、四苯硼酸钠、磷酸、五氧化二磷和三氧化二磷中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的沥青基碳负极材料的两步预氧化合成制备方法，其特征在于，所述沥青类前驱体包括煤焦油沥青、石油沥青、天然沥青和中间相沥青中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的沥青基碳负极材料的两步预氧化合成制备方法，其特征在于，所述沥青类前驱体和所述引发剂按质量比为1：0.5～5的比例均匀研磨混合。
5.根据权利要求1所述的沥青基碳负极材料的两步预氧化合成制备方法，其特征在于，所述热处理包括：以2～5℃/min的升温速率，升温至250～450℃，保温2～5h；所述煅烧包括：以3～10℃/min的升温速率，升温至700～1400℃，保温2～4h。
6.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨健龙，张超，段琼，王明珊，李星，杨林，
申请(专利权)人：四川华体照明科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。