【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池负极材料，尤其涉及一种钠离子电池碳复合负极活性物质及其制备方法和应用。
技术介绍
1、
2、钠离子由于来源方便、自然界储备量丰富、无毒和化学稳定性等优势,已经在相关领域的应用中展现出巨大潜力，开发一种低成本、高安全性的替代锂电池技术成为了迫切的需求。钠离子电池作为一种新兴的电池技术，以其独特的优势和潜力，逐渐进入人们的视野。
3、钠电池的高能量密度和低成本，使其成为适用于大规模能量储存的候选方案。这对于能源系统的可持续发展至关重要。钠电池具有更高的能量密度和更低的成本，可以替代锂离子电池，减少对稀有和昂贵材料的依赖，降低能源成本。钠电池的研究推动了材料科学、电化学和工程学等领域的进步。通过研究钠电池，科学家可以更好地理解离子传输和化学反应等基础过程，并开发新型的高性能材料和技术。钠离子电池在安全性、工作温度、循环周期等方面相较于锂离子电池具有优势。此外，钠离子电池过放的特性使其在电池运输方面也有潜在的应用价值
4、但是，钠离子电池想要替代锂离子电池并不是简单的将锂离子替换成钠离子就可以实现的，由于钠离子的离子半径大于锂离子的离子半径这就使得原本可以承载锂离子的石墨层结构不适用于钠离子，所以想要研发钠离子电池就必须找到可以承载钠离子的负极材料。
5、沥青因来源和生产工艺的不同主要分为石油沥青和煤焦油沥青，其碳原子比例高，富含小尺寸芳香族分子化合物，由芳香核和侧链构成，加热过程中容易形成近平行堆叠的碳层，是制备碳负极的理想碳前驱体。其中石油沥青是重油加工的副产物，包含
6、软碳是一种具有高石墨化度且易于发生高度石墨化的无定型碳材料。它通常由石油焦、煤焦和沥青质等原材料通过高温热处理工艺转化而成。软碳材料因其较高的长程有序度而在众多碳材料中独树一帜，这种特性使其在能量存储应用中表现出了独特的优势。当涉及到钠离子电池的充放电过程时，软碳材料展现出与锂离子电池相似的工作机制，即都倾向于形成稳定的电极结构以进行可逆的电荷转移。然而，尽管两者在储能性能上有相似之处，软碳在储存钠离子时却面临着较低的比容量挑战。
7、沥青质材料属于软碳材料，储钠能力差，相比于生物质等硬碳材料其缺点有活性位点低，面临着反应动力学缓慢。因此，对沥青质材料如何进行改性，得以更好应用在钠离子电池中，是重点研究课题。
8、包覆过程中炭黑颗粒易结合，炭黑沉淀和结块，造成包覆率低。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种钠离子电池碳复合负极活性物质及其制备方法和应用，该碳复合负极活性物质包覆率高、比表面积大、活性位点多，制备的负极组装的电池具有比容量大、首圈损失率小等优点。
2、本专利技术提供了一种钠离子电池碳复合负极活性物质，制备原料包括质量比为(30～70):(15～25):(10～20):(10～20)：(10～40)：(1.5～3)：(5～8)的硬碳、沥青质、造孔剂、补钠剂、苯类溶剂、润湿剂和交联剂；
3、所述硬碳选自废弃机油、废矿物油和渣油提取再生润滑油后的副产物炭黑中的一种或多种；
4、所述润湿剂为氨基-聚乙二醇-丙烯酸酯；
5、所述交联剂为赖氨酸。
6、优选地，所述造孔剂为尿素；
7、所述补钠剂为碳酸钠和/或碳酸氢钠。
8、优选地，硬碳、沥青质、造孔剂、补钠剂、苯类溶剂、润湿剂和交联剂的质量比为(30～50):(15～25):(10～20):(10～20):(10～35):(1.5～2.5):(5.5～6.5)。
9、本专利技术提供了一种上述技术方案所述的钠离子电池碳复合负极活性物质的制备方法，包括以下步骤：
10、将硬碳、沥青质、造孔剂和补钠剂混合，再加入苯类溶剂、润湿剂、交联剂，喷雾条件下包覆干燥，得到干燥粉末；
11、将所述干燥粉末和炭化支撑物混合后炭化，冷却后研磨，得到钠离子电池碳复合负极活性物质。
12、优选地，所述喷雾条件包括：
13、脉冲间隔1.4～1.6s，进料温度为70～80℃，振动器间隔4～6s，进风温度为140～160℃，排风温度为80～90℃，均质压力位18～22mpa，塔内温度为90～125℃，时间5～10分钟。
14、优选地，炭化的过程包括：
15、在惰性气氛下，9～11℃/min的升温速率升温至440～460℃，保温10～300min；再继续以9～11℃/min的升温速率升温至1000～1500℃，保温10～300min。
16、优选地，所述炭化支撑物为粒径0.05～50mm的锆珠。
17、优选地，所述干燥粉末质量与炭化支撑物的质量比为(10～30):(90～70)。
18、本专利技术提供了一种钠离子电池碳复合负极，包括质量比为(6～10)：(2～3)：(1～2)的上述技术方案所述的钠离子电池碳复合负极活性物质、粘结剂和导电填料。
19、本专利技术提供了一种钠离子电池，包括上述技术方案所述的钠离子电池碳复合负极。
20、本专利技术提供了一种钠离子电池碳复合负极活性物质，原料包括质量比为(30～70):(15～25):(10～20):(10～20)：(10～40)：(1.5～3)：(5～8)的硬碳、沥青质、造孔剂、补钠剂、溶剂、润湿剂和交联剂；所述硬碳选自废弃机油、废矿物油和渣油提取再生润滑油后的副产物炭黑中的一种或多种；所述润湿剂为氨基-聚乙二醇-丙烯酸酯；所述交联剂为赖氨酸。本专利技术通过采用特定种类的硬碳，与沥青质软碳复合为核壳结构，与造孔剂、补钠剂、润湿剂和交联剂等共同作用，使得活性物质比表面积大，活性位点多，组装的电池具有比容量大、首圈损失率小等优点。实验结果表明：负极的比表面积为15.6～31.6m2/g，首次放电比容量为269.4～308.8mah/g，首次循环库伦效率为82.3～92.5％；电池1000个循环放电容量为206.9～257.2mah/g，循环效率为76.8～85.7％。
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1.一种钠离子电池碳复合负极活性物质，制备原料包括质量比为(30～70):(15～25):(10～20):(10～20)：(10～40)：(1.5～3)：(5～8)的硬碳、沥青质、造孔剂、补钠剂、苯类溶剂、润湿剂和交联剂；
2.根据权利要求1所述的钠离子电池碳复合负极活性物质，其特征在于，所述造孔剂为尿素；
3.根据权利要求1所述的钠离子电池碳复合负极活性物质，其特征在于，硬碳、沥青质、造孔剂、补钠剂、苯类溶剂、润湿剂和交联剂的质量比为(30～50):(15～25):(10～20):(10～20):(10～35):(1.5～2.5):(5.5～6.5)。
4.一种权利要求1～3任一项所述的钠离子电池碳复合负极活性物质的制备方法，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述喷雾条件包括：
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，炭化的过程包括：
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述炭化支撑物为粒径0.05～50mm的锆珠。
8.根据权利要求4所述的制备方法，
9.一种钠离子电池碳复合负极，包括质量比为(6～10)：(2～3)：(1～2)的权利要求1～3任一项所述的钠离子电池碳复合负极活性物质、粘结剂和导电填料。
10.一种钠离子电池，包括权利要求9所述的钠离子电池碳复合负极。
...【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池碳复合负极活性物质，制备原料包括质量比为(30～70):(15～25):(10～20):(10～20)：(10～40)：(1.5～3)：(5～8)的硬碳、沥青质、造孔剂、补钠剂、苯类溶剂、润湿剂和交联剂；
2.根据权利要求1所述的钠离子电池碳复合负极活性物质，其特征在于，所述造孔剂为尿素；
3.根据权利要求1所述的钠离子电池碳复合负极活性物质，其特征在于，硬碳、沥青质、造孔剂、补钠剂、苯类溶剂、润湿剂和交联剂的质量比为(30～50):(15～25):(10～20):(10～20):(10～35):(1.5～2.5):(5.5～6.5)。
4.一种权利要求1～3任一项所述的钠离子电池碳复合负极活性物质的...
【专利技术属性】
技术研发人员：肇润普，赵锁奇，王朋，李永涛，孙正水，魏世峰，刘颜成，李晓刚，
申请(专利权)人：山东乾泰技术研究有限公司，
类型：发明
国别省市：
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