【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钠离子电池硬碳负极材料，属于钠离子电池，具体涉及一种钠离子电池用竹粉基硬碳负极材料的制备方法。
技术介绍
1、在环境保护和能源枯竭的大背景下，如何开发出绿色、高产能、低成本储能材料是当今社会新能源材料发展的焦点。在新一代的储能系统中，二次电池在能源动力领域占据了关键地位。其中，与已经广泛应用于各种便携式智能电子设备和新能源汽车中的锂离子电池相比，钠离子电池具有以下优点：(1) 钠元素储量丰富，价格便宜；(2) 钠离子电池允许使用低浓度的电解液，从而降低了成本；(3) 钠不与铜形成合金，负极可以使用铜箔作为集流体，可进一步降低成本和重量；(4) 钠离子电池无过放电特性，允许放电到0 v。
2、钠离子电池的工作原理与锂离子电池相似，主要是 na+在正、负极材料之间来回嵌入和脱出。充电时，电池内部 na+从正极化合物中脱出，途经电解液穿过隔膜，与负极形成化合物，负极电极处于富 na 状态，电子通过外电路到达负极，使其电荷保持平衡，从而达到储能的目的。因此，目前，钠离子电池负极材料是储能系统的研究热点，也是决定钠离子电池能否大规模生产的关键。钠离子原子半径比锂离子大，受石墨层间距(0.34 nm)较小限制，钠离子很难嵌入到石墨层间距中。硬碳具有较大的层间距和比表面积，疏松多孔和相互交错的类石墨层状结构，能够储存大量的钠离子，此外，其表现出高可逆容量和低储钠电位等优势，被认为是最有前景的钠离子电池负极材料。因此，选择合适的前驱体来制备硬碳尤为重要。生物质具有种类繁多、碳源丰富、绿色环保、可再生、成本低等优点，其衍
3、本专利技术针对目前生物质碳对钠离子存在适配性及储钠容量不理想等问题，以具有高含量纤维素和木质素的不同目数竹粉作为碳前驱体，采用水热和高温煅烧法，制备不同粒径大小的竹粉硬碳负极材料，提供了一种钠离子电池用竹粉基硬碳负极材料的性能调控方法。
技术实现思路
1、为了实现以上目的，本专利技术具体包括以下步骤：
2、步骤1、不同目数竹粉的获取
3、首先清洗无青皮块状原竹以得到干净原竹，然后用粉碎机对其进行机械破壁得到粗竹粉。称取粗竹粉40 ~ 60 g，放入盛有1 ~ 2 mol/l醋酸溶液的聚四氟乙烯反应釜中进行85℃水热处理2 h。将水热所得悬浊液抽滤洗涤三次，得固体沉淀物，于60℃烘箱干燥12h, 利用机械研磨得到细竹粉，再采用全封闭、高效振动筛粉机对细竹粉进行粒径筛选与分类，得到不同目数竹粉。
4、步骤2、钠离子电池用不同目数竹粉硬碳负极材料的制备
5、分别称取步骤1中100 ~ 600目的竹粉，放入盛有酸性溶液的聚四氟乙烯反应釜中进行水热反应。将水热反应所得悬浊液抽滤（使用中速滤纸，孔径为9 cm），用去离子水洗涤三次，得固体沉淀物，于80 ℃烘箱干燥12 h后放入坩埚中，在管式炉中进行高温煅烧，待自然降温后取出坩埚内的黑色样品，得到钠离子电池用不同目数竹粉硬碳负极材料。利用sem、xrd、拉曼光谱对该材料的形貌及结构进行分析。
6、步骤3、不同目数竹粉硬碳负极材料的钠离子电池组装及其电化学性能测试
7、将不同目数竹粉硬碳负极材料、乙炔黑和聚偏氟乙烯按照质量比为8:1:1混合，以n-甲基吡咯烷酮为溶剂制成浆料，涂覆在9 μm厚度的铜箔上，于110℃真空干燥10 h，冷却至室温，利用冲片机将涂有浆料的铜箔进行压片，得到直径为16 mm的钠离子电池负极极片。以金属钠片为正极极片，玻璃纤维为隔膜，1 m naclo4（ec:dec 1:1体积比)为电解液，在氩气保护的手套箱中组装成cr2032型钠离子电池，封口后，静置10 h，最后进行电化学性能测试。
8、所述步骤1中，竹粉尺寸的范围为100 ~ 700目。
9、所述步骤2中，酸性溶液可为hcl、h2so4、hno3中的一种，浓度为1 ~ 5 mol/l；水热参数设置为150 ~ 200℃，10 ~ 15 h；高温煅烧升温速率为2 ~ 5 ℃/min，煅烧温度为700~ 900℃，高温保温时间为0.5 ~ 2 h。
10、本专利技术的有益效果如下：
11、1. 本专利技术用不同目数的竹粉制备钠离子电池负极材料，可以达到调控其电化学性能的目标，其中用400目竹粉得到的硬碳负极材料具有最明显的充放电平台，其电化学性能最佳。
12、2. 本专利技术提供了一种钠离子电池用竹粉硬碳负极材料的性能调控方法，该方法以生物质竹子为碳源，具有绿色环保、成本低、工艺简单的优点，在钠离子电池的大规模应用方面具有广阔的应用前景。
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1.一种钠离子电池用竹粉硬碳负极材料的性能调控方法，其特征在于竹粉硬碳负极材料制备过程中，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种钠离子电池用竹粉硬碳负极材料的性能调控方法，其特征在于，所述步骤（1）中，竹粉尺寸的范围为100 ~ 700 目。
3.根据权利要求1所述一种钠离子电池用竹粉硬碳负极材料的性能调控方法，其特征在于，所述步骤（2）中，酸性溶液可为HCl、H2SO4、HNO3中的一种，浓度为1 ~ 5 mol/L；水热参数设置为150 ~ 200℃，10 ~ 15 h；高温煅烧升温速率为2 ~ 5 ℃/min，高温煅烧温度为700 ~ 900℃，高温保温时间为0.5 ~ 2 h。
【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池用竹粉硬碳负极材料的性能调控方法，其特征在于竹粉硬碳负极材料制备过程中，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种钠离子电池用竹粉硬碳负极材料的性能调控方法，其特征在于，所述步骤（1）中，竹粉尺寸的范围为100 ~ 700 目。
3.根据权利要求1所述一种钠离子电池用...
【专利技术属性】
技术研发人员：覃爱苗，李学暖，林世龙，杨莉花，廖东亮，罗媛，王宇杰，廖雷，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：
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