【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钠离子电池负极材料，涉及一种钠离子电池生物质硬碳负极材料的制备方法，具体涉及一种通过控制饲料成分比例喂养的昆虫的粪便为原料制备钠离子电池生物质硬碳负极材料的方法。
技术介绍
1、随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益严峻，开发高效、可持续的能源存储技术成为当前科学研究的重要方向。锂离子电池作为目前最广泛应用的储能装置，凭借其优异的能量密度和循环性能，在消费电子、电动汽车等领域取得了巨大的市场份额。然而，锂资源的有限性、价格波动及其环境影响等问题，促使了钠离子电池作为替代方案的研究和开发。钠元素在地壳中的丰度较高，价格低廉且环保，因此钠离子电池被视为未来储能技术的潜力候选者。生物质硬碳因为其成本低，是钠离子电池负极材料的候选之一。然而对于硬碳表面结构的处理却少之又少。因此，本专利技术通过控制饲料成分比例喂养的昆虫的粪便为原料制备钠离子电池生物质硬碳负极材料具有优良的电化学性能、表面形貌可控，极具商业化潜力。
技术实现思路
1、本专利技术是为了改善现有工艺，提供了一种低成本、易于工业化实施的通过控制饲料成分比例喂养的昆虫的粪便为原料制备钠离子电池生物质硬碳负极材料的新方法。
2、本专利技术以玉米粉和葡萄糖酸锌作为饲料，控制饲料的成分比例，通过收集饲养昆虫产生的废弃物粪便进行生物质硬碳负极材料的制备。由于昆虫粪便是饲养昆虫中的副产物，因此，其具有制造成本非常低的巨大优势，并且根据加入葡萄糖酸锌的量可以控制硬碳的表面形貌，具有表面形貌可控的特点。
4、一种钠离子电池生物质硬碳负极材料的制备方法，所述方法是通过控制饲料成分比例喂养的昆虫的粪便为原料制备钠离子电池生物质硬碳负极材料的方法，其具体的制备方法包括如下步骤：
5、s1、将饲料喂食昆虫，随后收集昆虫粪便；所述饲料包括昆虫饲料原料和葡萄糖酸锌；
6、s2、将收集到的昆虫粪便在惰性气体下低温预碳化；
7、s3、碳化后收集产物，经酸洗、干燥后，材料在惰性气体下高温碳化最后得到硬碳材料。
8、本专利技术通过采用葡萄糖酸锌作为饲料添加剂喂食昆虫，能够使得昆虫摄入锌并随粪便排出，随后在预碳化的作用下生成氧化锌从而作为造孔剂，便于得到多孔硬碳材料，且通过条件控制能够实现硬碳材料表面结构的可控。
9、作为优选，步骤s1中所述昆虫饲料原料为玉米粉。通过采用玉米粉作为饲料原料，对于本专利技术提到的昆虫的适口性更好，能够进一步保证昆虫将其食用干净，从而确保收集到的昆虫粪便中没有混入饲料。
10、作为优选，步骤s1中将饲料与水混合为团状后进行喂食，更利于将昆虫饲料原料与葡萄糖酸锌混合均匀且昆虫全部食用。
11、作为优选，步骤s1中所述昆虫饲料原料与葡萄糖酸锌的质量比例为100：(2.5-30)。更优选的，玉米粉与葡萄糖酸锌的质量比例为100：10。
12、作为优选，步骤s1中所述的昆虫包括但不限于面包虫、大蜡螟幼虫、蝗虫、蟋蟀、黑水虻幼虫、蟑螂等等的至少一种。更优选的，步骤s1中所述的实验昆虫选用蟑螂。
13、作为优选，步骤s2中低温预碳化温度为400-700℃，升温速率为1-10℃/min，保温时间为0.5-4小时。更优选的，步骤s2中预碳化温度为600℃，保温2小时，升温速率为5℃/min。通过预碳化能够让昆虫粪便中的锌在该温度下在碳内部和表面生成氧化锌，从而为下一步生成多孔硬碳提前做准备，而温度的高低、速率的快慢、时间的长短都会影响氧化锌的数量与大小，在本专利技术所述条件下能够得到适宜的产物，从而具有更优的性能。
14、作为优选，步骤s2和步骤s3中的惰性气氛为氮气、氦气、氩气的至少一种。
15、作为优选，步骤s3中所述酸洗采用盐酸，盐酸浓度为0.5-5mol/l，酸洗的时间为0.5-12h；更优选的浓度为1mol/l，酸洗的时间为3h。
16、作为优选，步骤s3中所述酸洗后还包括有水洗和过滤。
17、作为优选，步骤s3中干燥在70℃条件下进行。
18、作为优选，步骤s3中高温碳化温度为900-1600℃，保温时间为0.5-4小时，升温速率为1-10℃/min。更优选的，步骤s3中碳化温度为1400℃，保温2小时，升温速率为5℃/min。高温碳化条件对于硬碳材料的性能具有影响，在所述范围的条件下硬碳材料的性能更优。
19、本专利技术与现有技术相比，其有益效果主要体现在：
20、本专利技术提供了一种低成本、表面结构可控的钠离子电池生物质硬碳材料的方法：该方法的原料来自饲养昆虫的副产物，成本极低，并且能够通过控制饲料中葡萄糖酸锌的含量来对硬碳材料的表面结构进行控制，从而满足不同应用需求。本专利技术的绿色环保、循环稳定性高的钠离子电池生物质硬碳负极材料制备方法具有能够大批量生产、硬碳表面形貌多样和电化学性能优异的特点。
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1.一种钠离子电池生物质硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种钠离子电池生物质硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述昆虫饲料原料为玉米粉。
3.根据权利要求1所述的一种钠离子电池生物质硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述昆虫饲料原料与葡萄糖酸锌的质量比例为100：(2.5-30)。
4.根据权利要求1所述的一种钠离子电池生物质硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述的昆虫选自面包虫、大蜡螟幼虫、蝗虫、蟋蟀、黑水虻幼虫、蟑螂的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种钠离子电池生物质硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中低温预碳化的温度为400-700℃，保温时间为0.5-4小时，升温速率为1-10℃/min。
6.根据权利要求5所述的一种钠离子电池生物质硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中预碳化温度为600℃，保温2小时，升温速率为5℃/min。
7.根据权利要求1所述的一种钠离子电池生物质硬碳负极材料的制备方法，其
8.根据权利要求1所述的一种钠离子电池生物质硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中干燥在70℃条件下进行。
9.根据权利要求1所述的一种钠离子电池生物质硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中高温碳化的温度为900-1600℃，保温时间为0.5-4小时，升温速率为1-10℃/min。
10.根据权利要求9所述的一种钠离子电池生物质硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中碳化温度为1400℃，保温2小时，升温速率为5℃/min。
...【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池生物质硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种钠离子电池生物质硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中所述昆虫饲料原料为玉米粉。
3.根据权利要求1所述的一种钠离子电池生物质硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中所述昆虫饲料原料与葡萄糖酸锌的质量比例为100：(2.5-30)。
4.根据权利要求1所述的一种钠离子电池生物质硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中所述的昆虫选自面包虫、大蜡螟幼虫、蝗虫、蟋蟀、黑水虻幼虫、蟑螂的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种钠离子电池生物质硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤s2中低温预碳化的温度为400-700℃，保温时间为0.5-4小时，升温速率为1-10℃/min。
6.根据权利要求5所述的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄辉，胡腾涛，夏阳，甘永平，张俊，贺馨平，方如意，夏新辉，张文魁，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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