[發明專利]鈉離子電池用負極材料的制備方法

在審

• 申請號: 202210374215.4
• 申請日: 2022-04-11
• 公開（公告）號: CN114709393A
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 宋宏芳;滕克軍;白宇;趙東輝;周鵬偉
• 申請（專利權）人: 深圳市翔豐華科技股份有限公司;四川翔豐華新能源材料有限公司;福建翔豐華新能源材料有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/583;H01M10/054;C01B32/205;C01B32/215
• 代理公司: 廈門市新華專利商標代理有限公司 35203
• 代理人: 吳成開;徐勛夫

本發明公開一種鈉離子電池用負極材料的制備方法，經過混料和碳化兩個步驟即可制得鈉離子電池用負極材料。本發明采用簡單的兩步法，實現了包覆碳化和純化的一體化制備，通過此方法，在不減少常用制備步驟的情況下插入純化工序，可以大幅降低純化成本，而且在碳化的過程中由于雜質的揮發會造成所得材料中很多孔，這些孔為鈉離子的擴散遷移提供大大的便利，從而有利于提升大電流充放電性能，同時表面再包覆上無定形碳，可以降低比表面積，改善了界面，這樣內部多孔，表面致密，使得石墨負極容量、首次效率、功率性能可以得到大幅提升；并且，本制備方法工藝簡單，操作方便，生產設備少，從而進一步降低成本，便于推廣應用，適于大規模生產。

技術領域

本發明涉及鈉離子電池領域技術，尤其是指一種鈉離子電池用負極材料的制備方法。

背景技術

隨著人類工業化進程的推進，傳統的化石能源消耗逐漸增多，環境污染與能源短缺問題日益凸顯，發展風能、太陽能、潮汐能等清潔能源成為解決問題的有效途徑之一。然而，清潔能源具有隨機性，間歇性的特點，無法直接接入電網，因此，開發低成本、高性能的大規模儲能系統成為了高效利用清潔能源的關鍵。

鈉離子電池憑借鈉資源儲量豐富、價格低廉的優勢成為了大規模儲能器件的候選之一。電極材料作為鈉離子電池的核心組成部分直接影響電池的性能，鈉離子電池商業化的主要挑戰在于尋找高性能低成本的正負極材料。同時，炭材料憑借價格低廉、化學穩定性好、結構可控等優勢，成為極具潛力的負極材料之一。以亞煙煤、煙煤、無煙煤為代表的煤基材料具有資源豐富、廉價易得、產碳率高的特點，采用煤基前驅體制備出的鈉離子電池負極材料，是目前最具性價比的鈉離子電池碳基負極材料。然而，由于目前的煤基炭等材料在其前驅體的形成過程中會摻雜金屬氧化物等非炭材料雜質。這些雜質的存在會直接影響到電池性能，如二氧化硅、氧化鋁、氧化鎂等雜質的存在會降低材料的導電性，大多數雜質不能促進鈉離子的儲存，反而降低了電池的能量密度。因此迫切需要對煤基前驅體進行純化，提升其儲鈉容量和循環性能，以滿足高能量密度、長循環壽命、低成本鈉離子電池的性能需求。

發明內容

有鑒于此，本發明針對現有技術存在之缺失，其主要目的是提供一種鈉離子電池用負極材料的制備方法，其制備出的負極材料具有優秀的儲鈉容量和循環性能，可以滿足高能量密度、長循環壽命、低成本鈉離子電池的性能需求。

為實現上述目的，本發明采用如下之技術方案：

一種鈉離子電池用負極材料的制備方法，包括有以下步驟：

(1)混料：

將煤基材料與粘結劑按照一定的質量比進行混合，得到混合物物料；

(2)碳化：

將步驟(1)得到的混合物物料置于通有鹵素或鹵代烴氣氛的保護爐中進行碳化，以2-25℃/min的升溫速率升至1100-1600℃并保溫4-11h，粉碎篩分后得到鈉離子電池用負極材料。

作為一種優選方案，所述步驟(1)中的煤基材料為具有顆粒棱角的煤粉，其由亞煙煤、褐煤、煙煤、無煙煤中的一種或多種破碎而成，D50＝7-16μm。

作為一種優選方案，所述步驟(1)中的粘結劑為煤系瀝青或者油系瀝青的一種或兩種混合，其軟化點為50-200℃。

作為一種優選方案，所述步驟(1)中的煤基材料與粘結劑的質量比為1:(0.03-0.1)。