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高倍率長循環(huán)的儲鈉用熱解碳負極材料的制備方法

1212   編輯:中冶有色技術(shù)網(wǎng)   來源:涇河新城陜煤技術(shù)研究院新能源材料有限公司  
2023-12-26 14:56:00
權(quán)利要求書: 1.高倍率長循環(huán)的儲鈉用熱解碳負極材料的制備方法,其特征在于,具體操作步驟如下:步驟1:選擇碳基原材料,所述碳基原材料需滿足如下標(biāo)準(zhǔn):

碳含量>68%、灰分含量Ad<10%、水分含量Mt<10%、揮發(fā)分含量d<10%;其d002>

0.36nm;所述d002指的是碳基原材料的XRD圖譜002峰對應(yīng)的層間距;

所述碳基原材料包括煙煤,次煙煤,無煙煤,肥煤,貧瘦煤及其二次加工產(chǎn)品蘭炭、焦炭、煉焦、生物質(zhì)及其衍生物;

步驟2:將步驟1中的碳基原材料進行粉碎,具體操作包括:

利用粉碎設(shè)備將碳基原材料粉碎至一定大小的粒徑,其D50為300nm?7um;

步驟3:將步驟2粉碎后的粉末用酸或堿進行除雜,分別除去原材料中的氧化物、碳酸鹽和硅酸鹽,得到一次前驅(qū)體;

其中除雜步驟包括酸洗,堿除雜,酸堿共除雜中的至少一種;

步驟3中的酸洗方案具體如下:

將步驟2粉碎后的粉末加入到酸溶液中,反應(yīng)一段時間后除去酸液洗滌到中性得到一次前驅(qū)體;其中,酸溶液濃度為0.01?5mol/L,反應(yīng)條件為常溫攪拌,40℃?120℃下加熱攪拌,加熱加壓攪拌,微波輔助攪拌中的任意一種;反應(yīng)時間為4?24h;所述酸溶液為鹽酸,磷酸,硼酸,焦磷酸,碳酸,醋酸,草酸,硫酸,硝酸中的一種或多種;

堿除雜活化方案具體如下:

將步驟2粉碎后的粉末加入到堿溶液中,反應(yīng)一段時間后除去堿洗滌到中性得到一次前驅(qū)體,其中,堿溶液濃度為0.5?5mol/L,反應(yīng)條件為常溫攪拌、加熱/加壓攪拌、微波輔助攪拌中的任意一種;反應(yīng)時間為4?12h;堿為氫氧化鈉,氫氧化鉀,氫氧化鋰中的一種或多種;此外,直接將堿與步驟2粉碎后的粉末混合進行除雜活化反應(yīng);

步驟4:將一定量的一次前驅(qū)體與一定量的改性劑,導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑混合,利用混合造粒設(shè)備進行造粒得到二次前驅(qū)體,二次前驅(qū)體的D50為2?13um;

步驟4所述一次前驅(qū)體、改性劑、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑的質(zhì)量比為1:(0?0.50):(0?0.05):(0.02?0.20);

所述粘結(jié)劑為煤系瀝青和油系瀝青或樹脂中的一種或兩種混合,軟化點為所述改性劑為氫氧化鈉,氫氧化鈉,尿素,磷酸二氫銨,三聚氰胺,含氮聚合物,硼砂,紅磷化合物中的一種或多種;所述導(dǎo)電劑為石墨烯碳納米管中一種或兩種;

步驟5:將二次前驅(qū)體置于熱解裝置中,在惰性氣氛下按一定程序升溫至指定溫度,保溫一段時間后降溫得到高倍率長循環(huán)的儲鈉用熱解碳負極材料;

步驟5中,惰性氣氛為氮氣,氬氣,氬氫混合氣中的任一種;升溫程序為一段式、二段式或者三段式;升溫速率為0.5?10℃/min;熱解溫度為800?1700℃,保溫時間為2?12h。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高倍率長循環(huán)的儲鈉用熱解碳負極材料的制備方法,其特征在于,步驟2所述粉碎設(shè)備為齒式粉碎機、錘式粉碎機、刀式粉碎機、渦輪式粉碎機、壓磨式粉碎機和銑削式粉碎機、氣流粉碎機、球磨機或砂磨機設(shè)備中的一種或幾種共同作用。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高倍率長循環(huán)的儲鈉用熱解碳負極材料的制備方法,其特征在于,步驟4所述混合造粒設(shè)備為機械融合機混料機、高速混料機、融合機、臥式釜、豎式釜、噴霧設(shè)備,球磨設(shè)備、回轉(zhuǎn)爐,旋轉(zhuǎn)管式爐中的至少一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高倍率長循環(huán)的儲鈉用熱解碳負極材料的制備方法,其特征在于,步驟5所述熱解裝置為管式爐,氣氛箱式爐,高溫碳化氣氛爐,輥道窯,回轉(zhuǎn)爐,臥式釜中的至少一種。

5.一種如權(quán)利要求1?4任一種所述的高倍率長循環(huán)的儲鈉用熱解碳負極材料的制備方法,其特征在于,將制備的高倍率長循環(huán)的熱解碳負極材料用于鈉電負極制備鈉離子聚合物軟包電池或圓柱電池。

說明書: 高倍率長循環(huán)的儲鈉用熱解碳負極材料的制備方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明屬于鈉離子電池材料技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種高倍率長循環(huán)的儲鈉用熱解碳負極材料的制備方法。背景技術(shù)[0002] 近年來,新能源行業(yè)的發(fā)展日新月異,電動車和儲能領(lǐng)域受到越來越多的關(guān)注。作為核心部件,動力電池是其發(fā)展關(guān)鍵之一。隨著鋰離子電池價格上漲、資源儲量有限等問題的顯現(xiàn),資源分布廣泛,成本更具優(yōu)勢的鈉離子電池逐漸進入人們的視野。目前,鈉離子電池的發(fā)展正在起步階段,在相關(guān)政策的支持下,有望在產(chǎn)業(yè)化進程上加速發(fā)展。[0003] 硬碳是一種相對廉價、穩(wěn)定性好的電池負極材料,是目前鈉離子電池商業(yè)化最可用的負極材料。近些年,以酚醛等聚合物為主的熱解碳材料,其容量可到達330mAh/g以上,但其復(fù)雜的合成工藝和極低的產(chǎn)率導(dǎo)致了較高的生產(chǎn)成本,大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化難度較大。以生物質(zhì)為主的生物質(zhì)材料具有廣泛的前驅(qū)體來源和較好的電化學(xué)性能,但受地域性及時效性影響較大,此外生物質(zhì)產(chǎn)率較低,大規(guī)模量產(chǎn)時穩(wěn)定的原料來源也是一個問題。近幾年有人提出了用無煙煤作為原料制備硬碳材料,具有相對良好的電化學(xué)性能。與生物質(zhì)與聚合物相比,其成碳率更高且更加可控,但也存在原材料鎖定難的問題,要打通大規(guī)模量產(chǎn)的技術(shù)路線,必須鎖定無煙煤來源,拉通上下游共同開發(fā),比較有代表的是中科海鈉的陽泉無煙煤硬碳材料??傮w而言,硬碳負極具有較高的比容量,其制作工藝相對簡單,但也存在大批量生產(chǎn)原料難鎖定以及供應(yīng)不足的問題,此外一些硬碳材料的倍率性能和循環(huán)性能還有待進一步提高。發(fā)明內(nèi)容[0004] 本發(fā)明的目的在于提供高倍率長循環(huán)的儲鈉用熱解碳負極材料的制備方法,解決了目前硬碳負極材料大批量生產(chǎn)原料難鎖定以及循環(huán)性能不夠穩(wěn)定的問題。[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是,高倍率長循環(huán)的儲鈉用熱解碳負極材料的制備方法,以碳基材料為原材料,經(jīng)氣流粉碎,除灰分之后二次造粒,最后高溫?zé)峤庵蟮玫絻︹c用硬碳材料;并將該熱解碳負極材料用于負極材料制備的鈉離子電池中,具體操作步驟如下:[0006] 步驟1:選擇碳基原材料,碳基原材料需滿足如下標(biāo)準(zhǔn):[0007] 碳含量>68%、灰分含量Ad<10%、水分含量Mt<10%、揮發(fā)分含量d<10%;其d002>0.36nm;d002指的是碳基原材料的XRD圖譜002峰對應(yīng)的層間距;且碳基原材料要有適量的氧含量;

[0008] 優(yōu)選地碳含量>75%;優(yōu)選地灰分含量Ad<8%;優(yōu)選地水分含量Mt<5%;優(yōu)選地揮發(fā)分含量d<7%;[0009] 優(yōu)選地碳基原材料的芳香化合物交聯(lián)程度要足夠高,其紅外特譜圖不能出現(xiàn)過多取代苯及脂肪烴/醛的特征峰;[0010] 碳基原材料包括但不限于煙煤,次煙煤,無煙煤,肥煤,貧瘦煤及其二次加工產(chǎn)品蘭炭、焦炭及煉焦、生物質(zhì)及其衍生物;優(yōu)選地為無煙煤,次煙煤;二次加工產(chǎn)品優(yōu)選地為蘭炭材料。[0011] 步驟2:將步驟1中的碳基原材料進行粉碎,具體操作包括:[0012] 利用破碎設(shè)備將碳基原材料粉碎至特定大小的粒徑,其D50為300nm?7um;優(yōu)選地D50為500?5um;優(yōu)選地D50為1?3um;[0013] 步驟3:將步驟2粉碎后的粉末用酸或堿進行除雜,分別除去原材料中的氧化物、碳酸鹽和硅酸鹽,得到一次前驅(qū)體;[0014] 其中除雜步驟包括酸洗,堿除雜,酸堿共除雜中的至少一種;[0015] 步驟4:將一定量的一次前驅(qū)體與一定量的改性劑,導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑混合,利用混合造粒設(shè)備進行造粒得到二次前驅(qū)體,二次前驅(qū)體的D50為2?13um;[0016] 步驟5:將二次前驅(qū)體置于熱解裝置中,在惰性氣氛下按一定程序升溫至指定溫度,保溫一段時間后降溫得到高倍率長循環(huán)的儲鈉用熱解碳負極材料。[0017] 本發(fā)明的特點還在于,[0018] 步驟2粉碎設(shè)備包括但不限于齒式粉碎機、錘式粉碎機、刀式粉碎機、渦輪式粉碎機、壓磨式粉碎機和銑削式粉碎機、氣流粉碎機、球磨機或砂磨機設(shè)備中的一種或幾種共同作用。[0019] 步驟3中的酸洗方案具體如下:[0020] 將步驟2粉碎后的粉末加入到酸溶液中,反應(yīng)一段時間后除去酸液洗滌到中性得到一次前驅(qū)體;其中,酸溶液濃度為0.01?5mol/L,反應(yīng)條件為常溫攪拌,40℃?120℃下加熱攪拌,加熱加壓攪拌,微波輔助攪拌中的任意一種;反應(yīng)時間為2?48h;酸溶液可為鹽酸,磷酸,硼酸,焦磷酸,碳酸,醋酸,草酸,硫酸,硝酸中的一種或多種。[0021] 酸溶液濃度優(yōu)選地為0.1?3mol/L,優(yōu)選地為0.5?2mol/L。[0022] 步驟3中的堿除雜活化方案具體如下:[0023] 將將步驟2粉碎后的粉末加入到堿溶液中,反應(yīng)一段時間后除去堿洗滌到中性得到一次前驅(qū)體,其中,堿溶液濃度為0.01?30mol/L,反應(yīng)條件為常溫攪拌、加熱/加壓攪拌、微波輔助攪拌中的任意一種;反應(yīng)時間為1?24h,優(yōu)選地為4?24h;堿為氫氧化鈉,氫氧化鉀,氫氧化鋰中的一種或多種;此外,可直接將堿與步驟2粉碎后的粉末混合進行除雜活化反應(yīng)。[0024] 步驟4一次前驅(qū)體、改性劑、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑的質(zhì)量比為1:(0~0.50):(0~0.05):(0.02~0.20);

[0025] 粘結(jié)劑為煤系瀝青和油系瀝青或樹脂等中的一種或兩種混合,軟化點為50~200℃;[0026] 改性劑為包括但不僅限于氫氧化鈉,氫氧化鈉,尿素,磷酸二氫銨,三聚氰胺,含氮聚合物,硼砂,紅磷等化合物中的一種或多種;[0027] 導(dǎo)電劑為石墨烯或碳納米管中一種或兩種。[0028] 步驟4混合造粒設(shè)備包括但不限于機械融合機混料機、高速混料機、融合機、臥式釜、豎式釜、噴霧設(shè)備,球磨設(shè)備、回轉(zhuǎn)爐,旋轉(zhuǎn)管式爐中的至少一種。[0029] 步驟5熱解裝置包括但不限于管式爐,氣氛箱式爐,高溫碳化氣氛爐,輥道窯,回轉(zhuǎn)爐,臥式釜等中的至少一種。[0030] 步驟5中,惰性氣氛可以是氮氣,氬氣,氬氫混合氣,升溫程序可以是一段式,二段式或者三段式;升溫速率為0.5?10℃/min;熱解溫度為800?2000℃,優(yōu)選地為800?1700℃;保溫時間為1?24h,優(yōu)選地為2?12h。

[0031] 高倍率長循環(huán)的儲鈉用熱解碳負極材料在鋰離子電池中的應(yīng)用,將制備的高倍率長循環(huán)的熱解碳負極材料用于鈉電負極制備鈉離子聚合物軟包電池或圓柱電池。[0032] 本發(fā)明的有益效果是:[0033] 本發(fā)明高倍率長循環(huán)的儲鈉用熱解碳負極材料的制備方法,以高殘?zhí)康那膀?qū)體為原料,通過粉碎,除雜以及造粒,制備的熱解碳負極材料具有優(yōu)異的電化學(xué)性能,其中,優(yōu)選的高殘?zhí)吭牧系睦诋a(chǎn)業(yè)化原料和制備,解決產(chǎn)率低成本高的問題,批量單一的原料選擇解決了材料制備的穩(wěn)定性問題。酸堿除雜的引入可以較大程度上去除材料中的雜質(zhì)含量,大大提高其儲鈉容量和循環(huán)等性能。小粒徑骨料的二次造??s短了離子和電子的傳輸路徑,增加了其傳輸通道,提高了其導(dǎo)電性,能夠顯著改善儲鈉的倍率性能和循環(huán)性能。[0034] 本發(fā)明通過除雜之后的小粒徑骨料進行二次造粒和修飾改性,制備了儲鈉用的熱解碳負極材料。采用本發(fā)明公開的制備方法制得的所述儲鈉熱解碳負極材料,以小粒徑除雜粉料作為骨料,一方面通過酸堿除雜活化可以進一步豐富孔徑結(jié)構(gòu),消除灰分提高有效克容量;二是二次造粒利用粘結(jié)劑將較小的一次骨料顆粒進行復(fù)合得到較大的二次顆粒,該顆粒具有更多的擴散通道和更好的導(dǎo)電性;三是可以通過表面修飾改性可以調(diào)控比表面和孔徑結(jié)構(gòu),進一步增強材料的導(dǎo)電性,使得熱解碳材料具有更好的倍率性能和循環(huán)性能。附圖說明[0035] 圖1是本發(fā)明高倍率長循環(huán)的儲鈉用熱解碳負極材料的制備方法流程圖。[0036] 圖2是本發(fā)明實施例1制備的熱解碳負極材料SEM圖。[0037] 圖3是本發(fā)明實施例1制備的熱解碳負極材料XRD圖譜。[0038] 圖4是本發(fā)明實施例1制備的熱解碳負極材料拉曼圖譜。[0039] 圖5是本發(fā)明實施例1制備的熱解碳負極材料充放電曲線。[0040] 圖6是本發(fā)明實施例1制備的熱解碳負極材料循環(huán)保持率。具體實施方式[0041] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作出詳細說明,本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施,給出了詳細的實施方式和具體的操作過程,但本發(fā)明的保護范圍不限于下述實施例。[0042] 實施例1[0043] (1)前驅(qū)體備料:選取蘭炭中料(18?35mm)作為原材料,其灰分8%,碳含量>80%,硫含量<0.3%。將蘭炭烘干去除水分,將其先用顎式破碎機進行粉碎成小粒徑粗粉,然后采用氣流粉碎機將進一步進行粉碎,調(diào)節(jié)參數(shù)保證材料D50為2um;[0044] (2)酸洗除雜:稱取適量的濃鹽酸配置1mol/L(mol/L下簡寫為M)的稀鹽酸溶液,再按1kg原材料:2L稀鹽酸的比例稱取將步驟(1)所得的前驅(qū)體1進行酸洗,機械攪拌24h,洗滌烘干后備用,記為前驅(qū)體1;[0045] (3)混料造粒:按質(zhì)量比為前驅(qū)體1:粘結(jié)劑=1:0.1的比例稱取適量石油瀝青(下簡寫為LQ)與原料在高速混料機混合,然后轉(zhuǎn)入到臥式釜進行造粒,得到前驅(qū)體2。將前驅(qū)體2置于熱解裝置中,以3℃/min的升溫速率升溫到350℃保溫2h,然后繼續(xù)以2℃/min的升溫速率升溫到1100℃并保溫2h,自然降溫到室溫后得到儲鈉用碳基負極材料。

[0046] (4)將步驟(3)所得材料測試物化參數(shù)并組裝成鈉離子電池,并測試相關(guān)電化學(xué)性能。[0047] 實施例2[0048] (1)前驅(qū)體備料:選取太西無煙煤作為原材料,該無煙煤碳含量高,灰分和水分含量低,煤化程度相對更高。將其先用顎式破碎機進行粉碎成小粒徑粗粉,然后采用氣流粉碎機將進一步進行粉碎,調(diào)節(jié)參數(shù)保證材料D50為2um。[0049] (2)酸洗除雜:稱取適量的濃鹽酸配置1mol/L的稀鹽酸溶液,再按1kg原材料:2L稀鹽酸的比例稱取,對步驟(1)所得的原材料進行酸洗,機械攪拌24h,洗滌烘干后備用,記為前驅(qū)體1。[0050] (3)混料造粒:按質(zhì)量比為前驅(qū)體1:粘結(jié)劑=1:0.1的比例稱取適量石油瀝青(下簡寫為LQ)與原料在高速混料機混合,然后轉(zhuǎn)入到臥式釜進行造粒,得到前驅(qū)體2。將前驅(qū)體2置于熱解裝置中,以3℃/min的升溫速率升溫到350℃保溫2h,然后繼續(xù)以2℃/min的升溫速率升溫到1100℃并保溫2h,自然降溫到室溫后得到儲鈉用碳基負極材料。

[0051] (4)將步驟(3)所得材料測試物化參數(shù)并組裝成鈉離子電池,并測試相關(guān)電化學(xué)性能。[0052] 實施例3[0053] 與實施例1相比,步驟(2)酸洗前先用少量堿液浸漬,其余步驟不變。堿浸步驟具體為先配置2M的溶液,然后按照m原料:mNaOH=1:0.05的比例將堿溶液加入到原料中,80℃攪拌12h后洗滌烘干備用。然后用用1M稀鹽酸洗滌,烘干后選用10%LQ造粒,采用臥式釜進行造粒熱解。其余步驟相同。

[0054] 實施例4[0055] 與實施例1相比,步驟(1)中氣流粉碎的物料進一步選用砂磨機將物料研磨至D50為500nmm收集作為原料備用,其余步驟相同。[0056] 實施例5[0057] 與實施例1相比,步驟(1)中氣流粉碎的物料控制骨料D50粒徑為5um,其余步驟相同。[0058] 實施例6[0059] 與實施例1相比,步驟(3)中瀝青的使用量為5%,其余步驟相同。[0060] 實施例7[0061] 與實施例1相比,步驟(3)中瀝青的使用量為20%,其余步驟相同。[0062] 實施例8[0063] 與實施例1相比,步驟(3)熱解終溫為900℃,其余步驟相同。[0064] 實施例9[0065] 與實施例1相比,步驟(3)熱解終溫為1300℃,其余步驟相同。[0066] 實施例10[0067] 與實施例1相比,步驟3中按質(zhì)量比為原材料:改性劑:粘結(jié)劑=1:0.1:0.1的比例稱取適量石油瀝青(下簡寫為LQ)和尿素與原料在高速混料機混合,然后轉(zhuǎn)入到臥式釜進行造粒,其余步驟相同。[0068] 實施例11[0069] 與實施例1相比,步驟(2)酸洗前先用少量堿液浸漬,其余步驟不變;堿浸步驟具體為先配置2M的溶液,然后按照m原料:mNaOH=1:0.2的比例將堿溶液加入到原材料中,80℃烘干后轉(zhuǎn)入到惰性氣氛下進行高溫活化,升溫速率為5℃/min,保溫時間為2h后自然降溫。然后用1M稀鹽酸洗滌,烘干后選用10%LQ造粒,采用臥式釜進行造粒熱解。其余步驟相同。[0070] 實施例12[0071] 與實施例1相比,步驟(3)造粒后再按質(zhì)量比為材料:瀝青=1:0.05的比例稱取適量石油瀝青進行表面修飾改性,包覆瀝青熱解條件為5℃/min升溫到350℃,保溫2h,再以3℃/min升溫到800℃,保溫2h,其余步驟保持不變。[0072] 對比例1[0073] (1)選取蘭炭中料(18?35mm)作為原材料,其灰分8%,碳含量>80%,硫含量<0.3%。將蘭炭烘干去除水分,將其先用顎式破碎機進行粉碎成小粒徑粗粉,然后采用氣流粉碎機將進一步進行粉碎,調(diào)節(jié)參數(shù)保證材料D50為2um。

[0074] (2)將步驟(1)所得的原材料以3℃/min的升溫速率升溫到350℃保溫2h,然后繼續(xù)以2℃/min的升溫速率升溫;1100℃并保溫2h,自然降溫得到材料(3)將步驟(1)所得材料測試物化參數(shù)并組裝成鈉離子電池,并測試相關(guān)電化學(xué)性能。[0075] 對比例2[0076] 與對比例1相比,按質(zhì)量比為材料:瀝青=1:0.1的比例稱取適量石油瀝青進行造粒修飾改性后直接在氣氛爐內(nèi)熱解,其余條件相同實施例1?10和對比例1?2中所得碳基負極材料的物化參數(shù)如表1所示。電化學(xué)性能測試數(shù)據(jù)如表2所示;[0077] 扣式電池測試條件:恒溫25℃,LR2032,首次充放電I=0.1C,循環(huán)I=1C,1C=?1 +300mAhg ,電壓范圍0.005?2vsNa/Na。

[0078] 材料物化性能測試[0079] 為對材料的物化參數(shù)進行表征,選用掃描電子顯微鏡(SEM)對碳基材料進行形貌表征,選用X射線衍射圖譜(XRD)對其晶體結(jié)構(gòu)進行表征,選用拉曼光譜(Raman)對材料的無序化程度進行表征,選用ASAP2020對比表面積和孔徑結(jié)構(gòu)進行表征,實施例1的SEM照片,XRD及Raman圖譜如表1和附圖2?4所示。[0080] 材料電化學(xué)性能測試[0081] 為檢測本發(fā)明熱解碳負極材料的鈉離子電池負極材料的性能,用半電池測試方法對上述實施例和對比例進行測試,用以上實施例和對比例的負極材料∶SBR∶CMC∶Super?p=90∶4∶2∶4(重量比),加適量去離子水調(diào)和成漿狀,涂布于銅箔上并于真空干燥箱內(nèi)干燥12小時制成負極片,電解液為1MNaPF6/EC+DEC+PC=1∶1∶1,Whatman玻纖濾膜為隔膜,對電極為鈉片,組裝成2025扣式電池。在LAND電池測試系統(tǒng)進行恒流充放電實驗,充放電電壓限制在0.005?2.0。其測試結(jié)果如表2和附圖5?6所示。

[0082] 表1不同碳基材料的物化參數(shù)[0083][0084][0085] 表2不同碳基材料的電化學(xué)性能數(shù)據(jù)[0086][0087][0088] 從上表可以看出,酸洗堿浸除雜可以提升碳基材料的儲鈉容量,包覆可以提高材料的首周庫倫效率。堿活化可以提高比容量,但對首效有所惡化。對比實施例和對比例1和2可知,適量酸洗堿浸除雜劑造粒包覆可以極大提高可逆比容量和首周庫倫效率。對比實施例1和2發(fā)現(xiàn)碳基原料材料容量相對較高,但首效較低。對比實施例1,3和11可知堿浸(活化)可以進一步提高可逆比容量,但首效相應(yīng)降低,主要與比表面的增大及層間距變化有關(guān)。對比實施例1,6和7可以發(fā)現(xiàn)瀝青添加量也會影響最終碳材料容量和首效。對比實施例1,8和9可以發(fā)現(xiàn)熱解溫度越高,比表面越小,首效和容量相應(yīng)增大。[0089] 本發(fā)明的儲鈉用碳基負極材料,具體包括碳基體,分布其中的孔結(jié)構(gòu),顆粒之間及其表面粘結(jié)修飾層;選擇蘭炭等原料,進行粉碎摻混造粒及包覆熱解后得到碳基前驅(qū)體材料。其中,小粒徑的骨料選擇可以縮短擴散距離,加速鈉離子的傳輸,提高倍率性能;酸洗可以除去蘭炭中鈣鎂鋁鐵的碳酸鹽,同時增加一部分孔結(jié)構(gòu),進一步提高可逆比容量;堿浸活化可以對表面進行活化并適當(dāng)造孔,進行瀝青包覆修飾之后形成閉孔結(jié)構(gòu),增強可逆比容量;瀝青的引入加強了導(dǎo)電和離子導(dǎo)通的作用,改善了儲鈉循環(huán)性能。



聲明:
“高倍率長循環(huán)的儲鈉用熱解碳負極材料的制備方法” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
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