CN109678130A - 一种用于钠离子电池负极的硬碳材料及其制备方法和相关钠离子电池 - Google Patents

一种用于钠离子电池负极的硬碳材料及其制备方法和相关钠离子电池 Download PDF

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Abstract

一种用于钠离子电池负极的硬碳材料及其制备方法和相关钠离子电池，属于储能材料及电化学技术领域，本发明采用生物质材料作为前驱体合成硬碳材料，相比传统高温碳化工艺，本发明采用碱洗、酸洗、干燥、预碳化和热解这些工艺步骤，通过调整工艺参数制得了层间距较大(不小于0.37nm)，比表面积较小(约100cm3/g)且具有丰富微孔和介孔的硬碳材料。特殊的微观结构使得硬碳材料作为钠离子电池负极表现出优异的电化学性能：高比容量、高的库伦效率和良好的循环稳定性。本发明为制备钠离子负极材料提供了一种新的思路，并且制备方法简单，制备成本低，可重复性强，工业化难度小，有望应用到钠离子电池中实现大规模工业化生产。

Description

一种用于钠离子电池负极的硬碳材料及其制备方法和相关钠 离子电池
技术领域
本发明属于储能材料及电化学技术领域，具体涉及一种用于钠离子电池负极的硬碳材料及其制备方法和相关钠离子电池。
背景技术
锂离子电池经过近30年的发展已经基本成熟，主要应用于便携式小型电器，并在国家政策的号召和能源问题的推动下逐步向电动汽车和大型电网储能系统发展。然而锂资源匮乏、分布不均匀等问题限制了这种发展。在二十世纪七、八十年代,钠离子电池与锂离子电池的研究几乎处于同一水平，锂离子电池中的商业化进程，使得钠离子电池的研究发展相对滞缓。锂元素在地壳中的含量有限，已经不能满足人们对能源的需求，而钠元素资源储量丰富，分布均匀，钠离子电池较锂离子电池的这种优势与当下的能源需求相契合，成为了人们的研究热点。
尽管钠离子为电荷载体的钠离子电池在大规模储能系统中更具应用潜力，但是制约其实现产业化突破的瓶颈之一就在于缺少合适的实用化负极材料。近些年钠离子电池的研究相继取得重要的进展，其中正极材料已经得到了长足的发展，然而其负极材料的发展却相对薄弱。目前研究较多的负极材料有：碳材料、合金型材料、金属氧化物以及有机物等。非碳材料对于钠表现出高的存储容量,但是由于导电率低、循环寿命差、结构坍塌、体积变化大以及易粉化等问题,难以获得大规模应用。
碳基材料因为具有来源广泛、资源丰富、结构多样、容量高和寿命长等优势而成为研究储钠负极材料的首选目标。其中石墨材料作为商业化的锂离子电池负极材料，但其储钠容量较低限制了其在钠离子电池的应用，其中原因主要归结为如下两点：其一为石墨的层间距小(约0.335nm)，钠离子与石墨层间相互作用弱，使得石墨的嵌钠容量低；另一则为钠离子半径大于锂离子钠离子在石墨层间无法像锂离子一般有效的嵌入和脱嵌并且容易破坏石墨的结构，表现出较差的循环稳定性。因此，为了实现钠离子的有效嵌入和脱嵌，要求作为负极的碳基材料具有较大层间距。
硬碳材料作为一种无定形碳，内部的石墨微晶排列更加杂乱、无序，层间距比石墨大，平均层间距可达到0.41nm，并且硬碳的无序结构使得其拥有更多的缺陷、空位，即具有更多的储钠活性位点，因此具有较高的储钠能力，同时因其具有较低的平台电压和较好的循环稳定性，因而被看作是最有希望推动钠离子产业化的关键负极材料。目前仍然主要利用有机物作为前驱体制备产硬碳材料，该工艺制得硬碳材料的首圈充电容量普遍不到300mAh/g，例如，利用聚丙烯腈作为碳源制备硬碳，在50mA/g的电流密度下可逆比容量不到250mAh/g，首圈库伦效率不到60％；利用苯二酚和甲醛缩合热解后形成硬碳微球，其首圈可逆比容量不到300mAh/g，此外，利用有机物制备硬碳的成本太高，这些都成为钠离子电池的商业化的阻碍。因此，寻找一种低成本且钠离子电池负极性能优异的硬碳材料迫在眉睫。
中国专利《一种生物质废料甘蔗渣制备的硬碳及其制备方法和应用》(申请号为CN201711308255.4)提出一种将甘蔗渣球磨细化、经高温碳化来制备硬碳材料的方法，制得的硬碳材料用于钠离子电池。该方法制备方法简单，但制得硬碳材料循环时不稳定，容量在充放电过程中有波动，因此，为了促进钠离子电池商业化进程的发展，其循环性能亟待提高。
发明内容
针对现有技术硬碳材料制备所存在成本高、性能欠佳的问题，本发明提供一种用于钠离子电池负极的硬碳材料及其制备方法及相关钠离子电池。运用本发明方法制得硬碳材料比表面积小，层间距较大以匹配钠离子，应用到钠离子电池中具有高的首圈库伦效率、比容量和良好的循环稳定性。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
本发明提供了一种用于钠离子电池负极的硬碳材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：采用生物质材料作为前驱体；先采用碱性溶液洗涤生物质材料，过滤、分离，得到碱性洗涤产物；然后酸性溶液洗涤所述碱性洗涤产物，过滤、分离，得到酸性洗涤产物；再经干燥处理以去除水分；
步骤2：在惰性气氛下，对经步骤1处理得到干燥产物进行预碳化处理，预碳化完成后自然冷却至室温，得到预碳化产物；
步骤3：在惰性气氛下，对经步骤2处理得到预碳化产物进行热解，热解反应完成后自然冷却至室温，得到热解产物；
步骤4：采用酸性溶液洗涤经步骤3处理得到的热解产物，过滤收集滤出物并进行干燥，至此制得硬碳材料。
进一步地，所述生物质材料泛指由光合作用产生的所有生物有机体的总称，包括植物、农作物、林产量废弃物，海产物(比如各种海草)和城市废弃物(报纸、天然纤维)。作为优选方式，本发明选择废弃农作物，比如麦秆、花生壳、油菜杆、稻壳、等，不仅材料来源丰富、成本低廉而且还可以解决大量焚烧废弃农作物而引起的环境污染。
进一步地，所述步骤1中所述碱性溶液为强碱溶液，包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液；碱性溶液的浓度为0.5～5mol/L，洗涤时间为0.5～20小时。
进一步地，所述步骤1中酸性溶液为强酸溶液，包括盐酸溶液、硫酸溶液、硝酸溶液，酸性溶液的浓度为0.5～5mol/L，洗涤时间为0.5～20小时。
进一步地，所述步骤1中干燥处理的温度为70～150℃，干燥时间为3～12小时。
进一步地，所述步骤2中预碳化处理的具体操作是将干燥产物置于管式炉内，在惰性气氛下升温至预碳化温度并保温，完成后随炉自然冷却至室温。预碳化目的是为了提高后续热解反应生成硬碳的产率。
作为优选方式，所述预碳化温度为300～600℃，升温速率为2-10℃/min，保温时间为1～5小时。
进一步地，所述步骤3中热解的具体操作是将预碳化产物置于管式炉内，在惰性气氛下升温至预碳化温度并保温，完成后随炉自然冷却至室温。
作为优选方式，所述预碳化温度为800～1600℃，升温速率为2-10℃/min，保温时间为1～5小时。
进一步地，所述步骤2和步骤3中惰性气氛可采用氩气或氮气来实现。
进一步地，所述步骤4中酸性溶液为强酸溶液，包括盐酸溶液、硫酸溶液、硝酸溶液，酸性溶液的浓度为0.5～5mol/L，洗涤时间为0.5～6小时。
进一步地，所述步骤4中干燥处理的温度为70～150℃，干燥时间为3～12小时。
酸性溶液洗涤和碱性溶液洗涤主要为了去除材料中的杂质，从而提高硬碳材料的储钠密度，进而提升硬碳材料的电化学性能。
本发明还提供了一种基于所述制备方法制得的硬碳材料。
本发明还提供了一种基于所述硬碳材料在钠离子电池中的应用。
本发明还提供了一种钠离子电池，包括正极材料、负极材料、隔膜和电解液，所述负极材料为生物质硬碳材料，其通过碱洗、酸洗、干燥、预碳化和热解步骤制备得到。
相比现有技术，本发明的有益效果如下：
本发明采用生物质作为前驱体合成硬碳材料，相比传统高温碳化工艺，本发明采用碱洗、酸洗、干燥、预碳化和热解这些工艺步骤，通过调整工艺参数制得了层间距较大(不小于0.37nm)，比表面积较小(约为100cm3/g)且具有丰富微孔和介孔的硬碳材料。特殊的微观结构使得硬碳材料作为钠离子电池负极表现出优异的电化学性能：高比容量、高的库伦效率和良好的循环稳定性,其中合适的层间距能够保证钠离子有效脱出和嵌入且不破坏负极材料结构，这对于电池的良好循环稳定性起到关键作用。同时，本发明能够以自然界的大量的废弃农作物秸秆作为制备钠离子负极材料的原材料，一方面既解决了传统农业焚烧秸秆带来的大气污染的问题，符合当前国家提倡绿色环保的政策；另一方面，在变废为宝的同时也为制备钠离子负极材料提供了一种新的思路。本发明制备方法简单，制备成本低，可重复性强，工业化难度小，有望应用到钠离子电池中实现大规模工业化生产。
附图说明
图1为本发明实例2制得的钠离子负极材料的XRD曲线。
图2为本发明实例2制得的钠离子负极材料的充放电曲线。
图3为本发明实例2制得的钠离子负极材料在0.1C(1C＝0.3A/g)倍率下充放电循环特性图。
图4为本发明实例2制得的钠离子负级材料的氮气吸脱附曲线。
图5为本发明实例2制得的钠离子负极材料的孔径分布曲线。
具体实施方式
为了使得所属领域技术人员能够更加清楚本发明方案及原理，下面结合附图和具体实施例进行详细描述。本发明的内容不局限于任何具体实施例，也不代表是最佳实施例，本领域技术人员所熟知的一般替代也涵盖在本发明的保护范围内。
实施例1：
步骤1：取10g油菜杆，放入1mol/L的氢氧化钾溶液中搅拌洗涤1小时，过滤分离，然后放入1mol/L的盐酸溶液中搅拌洗涤1小时，过滤分离，放入烘箱中，80℃干燥12小时，以去除水分；
步骤2：将步骤1干燥后的样品放入管式炉内，在惰性气体气氛下以5℃/min的速率升温至400℃，保温1小时，完成后，随炉自然冷却至室温，取出；
步骤3：将步骤2处理后的样品放入管式炉内，在惰性气体气氛下以5℃/min的速率从室温升温至1000℃，保温2小时，热解反应完成后，随炉冷却至室温，取出；
步骤4：将步骤3取出的样品在1mol/L的盐酸溶液中搅拌洗涤1小时，过滤，得到的产物在烘箱中80℃干燥12小时，即可得到所述钠离子电池负极材料。
步骤5：采用步骤4制得的硬碳材料组装得到钠离子电池，选择玻璃纤维作为电池的隔膜，选择1mol/L NaTFS作为I电解液，在室温条件下进行测试。经测试，在0.1C的倍率下，该材料的首圈可逆充电容量为220mAh/g，循环50周后容量仍然保持为200mAh/g，容量保持率81.8％。
实施例2：
步骤1：取10g油菜杆，放入1mol/L的氢氧化钠溶液中搅拌洗涤1小时，过滤分离，然后放入1mol/L的盐酸溶液中搅拌洗涤1小时，过滤分离，放入烘箱中，80℃干燥8小时，以去除水分；
步骤2：将步骤1干燥后的样品放入管式炉内，在惰性气体气氛下以5℃/min的速率升温至400℃，保温1小时，完成后，随炉自然冷却至室温，取出；
步骤3：将步骤2处理后的样品放入管式炉内，在惰性气体气氛下以5℃/min的速率从室温升温至1200℃，保温2小时，热解反应完成后，随炉冷却至室温，取出；
步骤4：将步骤3取出的样品在1mol/L的盐酸溶液中搅拌洗涤1小时，过滤，得到的产物在烘箱中100℃干燥8小时，即可得到所述钠离子电池负极材料。
步骤5：采用步骤4制得的硬碳材料组装得到钠离子电池，采用与实施例1相同的操作组装电池并测试。
图1为实施例2制备的硬碳材料的XRD曲线，根据谢乐公式计算出该硬碳材料的层间距为0.391nm，(根据文献报道《Manipulating Adsorption–Insertion Mechanisms inNanostructured Carbon Materials for High-Efficiency Sodium Ion Storage》可知适合储存钠离子的层间距范围为0.37至0.47nm,，本实施制得层间距为0.391nm的材料非常适合钠离子的嵌入和解嵌。
图2为该材料组装的钠离子电池的恒电流充放电曲线，首圈放电381.9mAh/g，首圈充电287.3mAh/g，首圈效率达到75.22％。
图3为该材料组装的钠离子电池的循环曲线，100圈后容量保持率在90％以上。
图4为和图5分别为本实例制得钠离子负极材料的氮气等温吸脱附曲线和孔径分布曲线，从两幅图中可看出，本实施例制得材料具有较多的微孔结构和较小的比表面积，既可以提供较多的钠离子储存位点，又能够保证材料具有较高的首圈库伦效率。
实施例3：
步骤1：取10g油菜杆，放入2mol/L的氢氧化钠溶液中搅拌洗涤1小时，过滤分离，然后放入1mol/L的盐酸溶液中搅拌洗涤1小时，过滤分离，放入烘箱中，80℃干燥8小时，以去除水分；
步骤2：将步骤1干燥后的样品放入管式炉内，在惰性气体气氛下以5℃/min的速率升温至400℃，保温2小时，完成后，随炉自然冷却至室温，取出；
步骤3：将步骤2处理后的样品放入管式炉内，在惰性气体气氛下以5℃/min的速率从室温升温至1400℃，保温3小时，热解反应完成后，随炉冷却至室温，取出；
步骤4：将步骤3取出的样品在1mol/L的盐酸溶液中搅拌洗涤1小时，过滤，得到的产物在烘箱中100℃干燥12小时，即可得到所述钠离子电池负极材料。
实施例4：
步骤1：取10油菜杆，放入1mol/L的氢氧化钠溶液中搅拌洗涤1小时，过滤分离，然后放入1mol/L的盐酸溶液中搅拌洗涤1小时，过滤分离，放入烘箱中，80℃干燥12小时，以去除水分；
步骤2：将步骤1干燥后的样品放入管式炉内，在惰性气体气氛下以5℃/min的速率升温至400℃，保温1小时，完成后，随炉自然冷却至室温，取出；
步骤3：将步骤2处理后的样品放入管式炉内，在惰性气体气氛下以5℃/min的速率从室温升温至1600℃，保温2小时，热解反应完成后，随炉冷却至室温，取出；
步骤4：将步骤3取出的样品在1mol/L的盐酸溶液中搅拌洗涤1小时，过滤，得到的产物在烘箱中110℃干燥5小时，即可得到所述钠离子电池负极材料。
实施例5：
步骤1：取10g麦秆，放入1mol/L的氢氧化钠溶液中搅拌洗涤2小时，过滤分离，然后放入1mol/L的盐酸溶液中搅拌洗涤1小时，过滤分离，放入烘箱中，80℃干燥8小时，以去除水分；
步骤2：将步骤1干燥后的样品放入管式炉内，在惰性气体气氛下以5℃/min的速率升温至400℃，保温2小时，完成后，随炉自然冷却至室温，取出；
步骤3：将步骤2处理后的样品放入管式炉内，在惰性气体气氛下以5℃/min的速率从室温升温至1600℃，保温2小时，热解反应完成后，随炉冷却至室温，取出；
步骤4：将步骤3取出的样品在1mol/L的盐酸溶液中搅拌洗涤0.小时，过滤，得到的产物在烘箱中120℃干燥12小时，即可得到所述钠离子电池负极材料。
实施例6：
步骤1：取10g稻草，放入0.5mol/L的氢氧化钠溶液中搅拌洗涤2小时，过滤分离，然后放入2mol/L的盐酸溶液中搅拌洗涤1小时，过滤分离，放入烘箱中，80℃干燥8小时，以去除水分；
步骤2：将步骤1干燥后的样品放入管式炉内，在惰性气体气氛下以5℃/min的速率升温至400℃，保温2小时，完成后，随炉自然冷却至室温，取出；
步骤3：将步骤2处理后的样品放入管式炉内，在惰性气体气氛下以5℃/min的速率从室温升温至1200℃，保温2小时，热解反应完成后，随炉冷却至室温，取出；
步骤4：将步骤3取出的样品在1mol/L的盐酸溶液中搅拌洗涤0.5小时，过滤，得到的产物在烘箱中70℃干燥12小时，即可得到所述钠离子电池负极材料。
实施例7：
本实施例作为实施例1的对比实施例，相比实施例1的区别在于没有采用碱性溶液和酸性溶液洗涤生物质材料。
步骤1：取10g油菜杆，直接放入管式炉内，在惰性气体气氛下以5℃/min的速率升温至400℃，保温1小时，完成后，随炉自然冷却至室温，取出；
步骤2：将步骤2处理后的样品放入管式炉内，在惰性气体气氛下以5℃/min的速率从室温升温至1000℃，保温2小时，热解反应完成后，随炉冷却至室温，取出；
步骤4：将步骤3取出的样品在1mol/L的盐酸溶液中搅拌洗涤1小时，过滤，得到的产物在烘箱中80℃干燥12小时，即可得到所述钠离子电池负极材料。
步骤5：采用步骤4制得的硬碳材料组装得到钠离子电池，经测试，在0.1C的倍率下，该材料的首圈可逆充电容量低于200mAh/g，循环30周后容量衰减达到40％以上。
以上结合附图对本发明的实施例进行了详细阐述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，不脱离本发明宗旨和权利要求所保护范围的情况下还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护。

Claims (10)

1.一种用于钠离子电池负极的硬碳材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：采用生物质材料作为前驱体；先采用碱性溶液洗涤生物质材料，过滤、分离，得到碱性洗涤产物；然后酸性溶液洗涤所述碱性洗涤产物，过滤、分离，得到酸性洗涤产物；再经干燥处理以去除水分；
步骤2：在惰性气氛下，对经步骤1处理得到干燥产物进行预碳化处理，预碳化完成后自然冷却至室温，得到预碳化产物；
步骤3：在惰性气氛下，对经步骤2处理得到预碳化产物进行热解，热解反应完成后自然冷却至室温，得到热解产物；
步骤4：采用酸性溶液洗涤经步骤3处理得到的热解产物，过滤收集滤出物并进行干燥，至此制得硬碳材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中所述碱性溶液为强碱溶液，包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液；碱性溶液的浓度为0.5～5mol/L，洗涤时间为0.5～20小时。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1和4中酸性溶液为强酸溶液，包括盐酸溶液、硫酸溶液、硝酸溶液，酸性溶液的浓度为0.5～5mol/L，所述步骤1中酸性溶液洗涤时间为0.5～20小时，所述步骤4中酸性溶液洗涤时间为0.5～6小时。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1和4中干燥处理的温度为70～150℃，干燥时间为3～12小时。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2中预碳化处理的具体操作是将干燥产物置于管式炉内，在惰性气氛下升温至预碳化温度并保温，完成后随炉自然冷却至室温。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述预碳化温度为300～600℃，升温速率为2-10℃/min，保温时间为1～5小时。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3中热解的具体操作是将预碳化产物置于管式炉内，在惰性气氛下升温至预碳化温度并保温，完成后随炉自然冷却至室温。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述预碳化温度为800～1600℃，升温速率为2-10℃/min，保温时间为1～5小时。
9.根据权利要求1至8任一项所述的制备方法制备得到的硬碳材料。
10.一种基于权利要求9硬碳材料作为负极材料的钠离子电池。
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Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111564630A (zh) * 2020-06-09 2020-08-21 厦门理工学院 一种硬碳材料及其制备方法
CN112225194A (zh) * 2020-09-24 2021-01-15 中国科学院化学研究所 一种硬碳材料及其制备方法和应用
CN112811409A (zh) * 2021-01-06 2021-05-18 宁夏大学 以红柳为碳源制备硬碳负极材料及高比容量锂离子电池的方法
CN113321199A (zh) * 2021-03-04 2021-08-31 上海大学 聚苯并恶嗪-共甲酚基聚合物衍生的硬碳微球、其制备方法和应用
CN113651307A (zh) * 2021-08-09 2021-11-16 天津理工大学 基于废弃木屑制备的钠离子电池碳负极材料及其制备方法
CN113800496A (zh) * 2021-08-06 2021-12-17 深圳市德方纳米科技股份有限公司 一种硬碳材料及其制备方法和应用
CN114388736A (zh) * 2021-12-15 2022-04-22 海南大学 一种生物质炭制备锂/钠离子电池硬碳负极的方法
CN114452934A (zh) * 2022-01-20 2022-05-10 云南中烟工业有限责任公司 一种基于紫茎泽兰多孔碳材料、其制备方法及用途
CN114639815A (zh) * 2022-04-08 2022-06-17 东莞市沃泰通新能源有限公司 钠离子电池负极材料的制备方法、负极片及钠离子电池
CN114835104A (zh) * 2022-06-13 2022-08-02 上海杉杉科技有限公司 一种硬碳材料及其制备方法、应用和钠离子电池
CN114956037A (zh) * 2022-05-13 2022-08-30 溧阳中科海钠科技有限责任公司 一种钠离子电池负极用碳材料及其制备方法以及钠离子电池负极极片和钠离子电池
WO2023050466A1 (zh) * 2021-09-29 2023-04-06 海南大学 一种生物质炭制备锂/钠离子电池硬碳负极的方法
CN115939378A (zh) * 2022-12-26 2023-04-07 中南大学 一种提升电池淀粉基硬碳负极性能的方法及制备的负极材料和应用
CN116040605A (zh) * 2022-12-22 2023-05-02 广东容钠新能源科技有限公司 用于高温钠离子电池的高性能硬炭负极材料及其制备方法
CN116119643A (zh) * 2022-12-08 2023-05-16 泾河新城陕煤技术研究院新能源材料有限公司 高倍率长循环的储钠用热解碳负极材料的制备方法
CN116177520A (zh) * 2022-09-09 2023-05-30 广东容钠新能源科技有限公司 用于低温钠离子电池的高性能硬炭负极材料及其制备方法
CN116216691A (zh) * 2023-02-02 2023-06-06 湖北万润新能源科技股份有限公司 一种硬碳及其制备方法和应用
CN116253311A (zh) * 2023-02-24 2023-06-13 四川兴储能源科技有限公司 一种三维多孔硬碳材料的制备及其应用
CN116354332A (zh) * 2023-03-24 2023-06-30 长沙罗斯科技有限公司 钠离子电池硬碳负极材料生产方法
CN116443852A (zh) * 2023-05-11 2023-07-18 乐凯钠储(上海)技术有限公司 一种香榧壳基硬碳负极材料的制备方法
CN116692858A (zh) * 2023-04-17 2023-09-05 湖北万润新能源科技股份有限公司 钠离子电池生物质硬碳负极材料的制备方法及其应用
CN116924389A (zh) * 2023-08-30 2023-10-24 北京航空航天大学 一种硬碳、其制备方法及其制备的钠离子电池
CN116979064A (zh) * 2023-09-25 2023-10-31 宁德时代新能源科技股份有限公司 碳材料及其制备方法、负极极片、二次电池和用电装置
WO2024000885A1 (zh) * 2022-06-28 2024-01-04 广东邦普循环科技有限公司 一种钠离子电池多孔硬碳材料的制备方法及其制品、应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108975304A (zh) * 2018-07-30 2018-12-11 电子科技大学 花椒硬碳钠/钾离子负极材料及其制备方法和用途

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108975304A (zh) * 2018-07-30 2018-12-11 电子科技大学 花椒硬碳钠/钾离子负极材料及其制备方法和用途

Cited By (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111564630B (zh) * 2020-06-09 2021-10-15 厦门理工学院 一种硬碳材料及其制备方法
CN111564630A (zh) * 2020-06-09 2020-08-21 厦门理工学院 一种硬碳材料及其制备方法
CN112225194A (zh) * 2020-09-24 2021-01-15 中国科学院化学研究所 一种硬碳材料及其制备方法和应用
CN112811409A (zh) * 2021-01-06 2021-05-18 宁夏大学 以红柳为碳源制备硬碳负极材料及高比容量锂离子电池的方法
CN113321199B (zh) * 2021-03-04 2022-10-18 上海大学 聚苯并恶嗪-共甲酚基聚合物衍生的硬碳微球、其制备方法和应用
CN113321199A (zh) * 2021-03-04 2021-08-31 上海大学 聚苯并恶嗪-共甲酚基聚合物衍生的硬碳微球、其制备方法和应用
CN113800496A (zh) * 2021-08-06 2021-12-17 深圳市德方纳米科技股份有限公司 一种硬碳材料及其制备方法和应用
CN113651307A (zh) * 2021-08-09 2021-11-16 天津理工大学 基于废弃木屑制备的钠离子电池碳负极材料及其制备方法
CN113651307B (zh) * 2021-08-09 2023-10-13 天津理工大学 基于废弃木屑制备的钠离子电池碳负极材料及其制备方法
WO2023050466A1 (zh) * 2021-09-29 2023-04-06 海南大学 一种生物质炭制备锂/钠离子电池硬碳负极的方法
CN114388736A (zh) * 2021-12-15 2022-04-22 海南大学 一种生物质炭制备锂/钠离子电池硬碳负极的方法
CN114388736B (zh) * 2021-12-15 2024-01-30 海南大学 一种生物质炭制备锂/钠离子电池硬碳负极的方法
CN114452934A (zh) * 2022-01-20 2022-05-10 云南中烟工业有限责任公司 一种基于紫茎泽兰多孔碳材料、其制备方法及用途
CN114452934B (zh) * 2022-01-20 2024-03-01 云南中烟工业有限责任公司 一种基于紫茎泽兰多孔碳材料、其制备方法及用途
CN114639815A (zh) * 2022-04-08 2022-06-17 东莞市沃泰通新能源有限公司 钠离子电池负极材料的制备方法、负极片及钠离子电池
CN114956037A (zh) * 2022-05-13 2022-08-30 溧阳中科海钠科技有限责任公司 一种钠离子电池负极用碳材料及其制备方法以及钠离子电池负极极片和钠离子电池
CN114835104A (zh) * 2022-06-13 2022-08-02 上海杉杉科技有限公司 一种硬碳材料及其制备方法、应用和钠离子电池
CN114835104B (zh) * 2022-06-13 2023-08-22 上海杉杉科技有限公司 一种硬碳材料及其制备方法、应用和钠离子电池
WO2024000885A1 (zh) * 2022-06-28 2024-01-04 广东邦普循环科技有限公司 一种钠离子电池多孔硬碳材料的制备方法及其制品、应用
CN116177520A (zh) * 2022-09-09 2023-05-30 广东容钠新能源科技有限公司 用于低温钠离子电池的高性能硬炭负极材料及其制备方法
CN116119643A (zh) * 2022-12-08 2023-05-16 泾河新城陕煤技术研究院新能源材料有限公司 高倍率长循环的储钠用热解碳负极材料的制备方法
CN116119643B (zh) * 2022-12-08 2023-11-17 泾河新城陕煤技术研究院新能源材料有限公司 高倍率长循环的储钠用热解碳负极材料的制备方法
CN116040605A (zh) * 2022-12-22 2023-05-02 广东容钠新能源科技有限公司 用于高温钠离子电池的高性能硬炭负极材料及其制备方法
CN115939378A (zh) * 2022-12-26 2023-04-07 中南大学 一种提升电池淀粉基硬碳负极性能的方法及制备的负极材料和应用
CN116216691A (zh) * 2023-02-02 2023-06-06 湖北万润新能源科技股份有限公司 一种硬碳及其制备方法和应用
CN116253311A (zh) * 2023-02-24 2023-06-13 四川兴储能源科技有限公司 一种三维多孔硬碳材料的制备及其应用
CN116354332A (zh) * 2023-03-24 2023-06-30 长沙罗斯科技有限公司 钠离子电池硬碳负极材料生产方法
CN116692858A (zh) * 2023-04-17 2023-09-05 湖北万润新能源科技股份有限公司 钠离子电池生物质硬碳负极材料的制备方法及其应用
CN116692858B (zh) * 2023-04-17 2024-03-15 湖北万润新能源科技股份有限公司 钠离子电池生物质硬碳负极材料的制备方法及其应用
CN116443852A (zh) * 2023-05-11 2023-07-18 乐凯钠储(上海)技术有限公司 一种香榧壳基硬碳负极材料的制备方法
CN116924389A (zh) * 2023-08-30 2023-10-24 北京航空航天大学 一种硬碳、其制备方法及其制备的钠离子电池
CN116924389B (zh) * 2023-08-30 2024-03-15 北京航空航天大学 一种硬碳、其制备方法及其制备的钠离子电池
CN116979064A (zh) * 2023-09-25 2023-10-31 宁德时代新能源科技股份有限公司 碳材料及其制备方法、负极极片、二次电池和用电装置
CN116979064B (zh) * 2023-09-25 2024-02-06 宁德时代新能源科技股份有限公司 碳材料及其制备方法、负极极片、二次电池和用电装置

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