CN117810444A - 一种负极活性材料、负极片和电池 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及储能技术领域，具体涉及一种负极活性材料、负极片和电池。该负极活性材料具有若干个纵向排列的结构单元，结构单元包括第一空心管状结构和/或第二空心管状结构，第一空心管状结构的管壁具有贯穿两端的第一纵向开口，和/或第二空心管状结构的管壁具有贯穿两端的第二纵向开口。该负极活性材料定向排列的结构有利于钠离子和电子在电极内的快速传输，从而提高钠离子电池的能量密度和倍率性能。另外，所述负极活性材料定向排列的结构及其较低的缺陷度，可以提高负极的初始库仑效率和钠离子电池的可逆容量。
Description
技术领域
本申请涉及储能技术领域，具体涉及一种负极活性材料、负极片和电池。
背景技术
作为商业化最成功的电化学储能装置，虽然锂离子电池具有高的能量密度、长的循环寿命和宽的工作温度范围等优点，但是锂资源有限的储量和不均匀的分布限制了其在新兴储能领域(电动汽车、静态储能)的规模化应用。钠离子电池由于其钠资源丰富，被认为是取代锂离子电池进行规模化应用的理想候选者。尽管其相似的储能机理能够致使钠离子电池的商业化有效地借鉴锂离子电池的发展经验，但是钠离子大的半径，导致商用锂离子电池最普遍使用的负极材料石墨仅能释放出有限地储钠比容量，从而在一定程度上限制了钠离子电池的商业化应用。因此，开发高性能的钠离子电池负极材料变得尤为重要。
虽然在目前开发的众多负极材料，硬碳材料由于高的比容量和低的电压平台被认为是最具应用潜力的钠离子电池负极材料，但是其在实际应用中仍然存在着能量密度提升不大、倍率性能和循环稳定性差的问题。因此，进一步优化硬碳负极的储钠性能对于促进钠离子电池的商业化具有重要的意义。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种负极活性材料、负极片和电池。使用本申请的负极活性材料的钠离子电池具有高的比容量、优异的倍率性能和长的循环寿命。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种负极活性材料，具有定向排列结构。
该负极活性材料具有若干个纵向排列的结构单元，结构单元包括第一空心管状结构和/或第二空心管状结构，第一空心管状结构的管壁具有贯穿两端的第一纵向开口，和/或第二空心管状结构的管壁具有贯穿两端的第二纵向开口(如图6-1所示)。
作为优选，第一空心管状结构的第一纵向开口处具有第一长边侧端和第二长边侧端，所述第一空心管状结构的第一长边侧端通过第二纵向开口伸入第二空心管状结构的内腔中(如图6-2所示)。
所述的“纵向排列”为多个管状结构呈有序性的纵向堆叠。有序纵向堆叠有利于进一步提高钠离子迁移速率，从而提高钠离子电池的容量和能量密度。
所述的“若干”为数量大于等于2。
上述负极活性材料定向排列的方式及具有纵向开口的结构，有利于提高电子和钠离子在电极内的快速传输，从而提高钠离子电池的比容量(能量密度)和倍率性能。
作为优选，负极活性材料的压实密度大于等于1.31g/cm3；压实密度越高越越有利于能量密度的提高。
在本发明提供的具体实施例中，负极活性材料的压实密度为1.31～1.36g/cm3。
作为优选，负极活性材料在拉曼频移值1250-1290cm-1处存在峰A，峰A的峰强为ID，在拉曼频移值1450-1580cm-1存在峰B，峰B的峰强为IG，ID/IG＜1。较低的缺陷度有利于提高钠离子电池的初始化库仑效率和钠离子电池的可逆容量。
在本发明提供的具体实施例中，负极活性材料的ID/IG≤0.8。
所述的负极活性材料优选为硬碳。
作为优选，负极活性材料的制备方法包括：将前驱体水溶液固化，干燥，在惰性保护气氛下碳化处理，得到负极活性材料。
作为优选，该负极活性材料的制备方法包括如下步骤：
将前驱体水溶液置于液氮下固化，得到固化物；
将固化物进行真空冷冻干燥，得到冻干产物；
在惰性气体氛围中，将冻干产物进行低温碳化处理，然后进行高温碳化处理，得到负极活性材料。
作为优选，前驱体为硬碳前驱体。
在本发明提供的具体实施例中，前驱体包括但不限于纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、淀粉、纤维素、葡萄糖、蔗糖、木质素、麦芽糖、果糖、聚环氧乙烯、聚乙烯醇、聚乙二醇、煤沥青、石油沥青、酚醛树脂、聚丙烯腈、环氧树脂中的至少一种。
在本发明提供的具体实施例中，纤维素衍生物包括但不限于TEMPO(2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基)氧化纤维素、羟基纤维素、羟丙基纤维素、甲基羧甲基纤维素、乙酰纤维素中的至少一种。
作为优选，前驱体水溶液的浓度为1～8mg/mL。
作为优选，真空冷冻干燥的条件包括：真空度5～30Pa，温度-60℃～-40℃，冷冻时间24～36h。
作为优选，惰性气体为氮气、氩气、氦气、氢气中的至少一种。
作为优选，低温碳化处理的温度为350～420℃，保温时间为1～5h。
作为优选，低温碳化处理的升温速率小于等于1℃/min；
优选地，低温碳化处理的升温速率为0.1～1℃/min。
在本发明提供的具体实施例中，低温碳化处理的升温速率为0.5～1℃/min。
作为优选，高温碳化处理的温度为1250～1800℃，保温时间为1.5～5h。
作为优选，高温碳化处理的升温速率为3～10℃/min。
作为优选，高温碳化处理的升温速率为3～5℃/min。
本发明还提供了一种负极片，包括上述负极活性材料。
作为优选，上述极片为负极片，负极片包括负极集流体和负极活性物质层，负极活性物质层包括上述负极活性材料、导电剂和粘结剂。
作为优选，负极活性物质层中负极活性材料、导电剂、粘结剂的质量比为(70～100):(0.5～15):(0.5～15)。
在本发明具体实施例中，负极活性材料、导电剂、粘结剂的质量比为(70～90):(5～15):(5～15)。
作为优选，导电剂选自导电炭黑、碳纤维、科琴黑、乙炔黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种。
作为优选，粘结剂选自丁苯橡胶、聚偏氟乙烯、聚丙烯酸、聚四氟乙烯、聚氧化乙烯中的一种或多种。
本发明还提供了一种钠离子电池，包括上述负极活性材料，或者包括上述负极片。
在本发明提供的具体实施例中，电池包括正极极片或对电极、负极极片、隔离膜和电解液，负极极片是由负极集流体以及涂敷在负极集流体上的负极活性材料组成，负极活性材料为上述负极活性材料。
在本发明提供的具体实施例中，电池为钠离子电池。
在本发明提供的具体实施例中，电池为钠离子电池，对电极为金属钠片。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
本申请的负极活性材料具有定向排列的空心管状结构，一方面其定向排列的方式有利于电子和钠离子在电极内的快速传输，从而提高钠离子电池的比容量(能量密度)和倍率性能；该负极活性材料的压实密度大于等于1.31g/cm3，有利于钠离子能量密度的提高。同时，该负极活性材料的缺陷度ID/IG＜1，优选ID/IG≤0.8，在该缺陷度下可以有效提高钠离子电池的初始化库仑效率和钠离子电池的可逆容量。另一方面，其空心管状结构也有利于钠离子嵌入后结构的稳定，从而改善钠离子电池的循环稳定性，并进一步提高其倍率性能。
附图说明
图1为实施例1所制备的具有定向排列未闭合管状结构的硬碳的SEM图；
图2为对比例1所制备硬碳的SEM图；
图3为实施例1所制备的具有定向排列未闭合管状结构的硬碳的Raman图；
图4为对比例1所制备硬碳的Raman图；
图5为实施例1在0.05～4A/g电流密度范围内的倍率性能图；
图6为本发明负极活性材料的结构单元示意图；其中，图6-1为结构单元中的一个空心管状结构，图6-2为结构单元的剖面示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种负极活性材料、负极片和电池，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
本发明中所用试剂、仪器或材料等均可通过商业渠道获得。
TEMPO氧化纤维素可通过商业渠道购得，也可通过下述方法制备：将生物质原料粉碎后，浸泡在过氧乙酸溶液中，在60～90℃条件下搅拌反应，将材料静置分层，保留下层沉淀，并用碱溶液和水清洗下层沉淀物，再用TEMPO氧化材料进行氧化，氧化后对沉淀物反复清洗直至得到TEMPO氧化纤维素。
TEMPO氧化纤维素具体制备方法包括如下步骤：
(1)将生物质原材料切碎后浸泡在4～6％过氧乙酸溶液中，搅拌反应12h～24h小时后，将材料静置分层，保留下层沉淀，并用1mol/lNaOH溶液和去离子水清洗下层沉淀物，直至中性，去除生物质原料中的木质素，最终得到纤维素与半纤维素的混合材料；所述生物质原料包括：杉木、竹片、棉、麻的至少一种；
(2)取纤维素与半纤维素混合物置于反应釜中，加入TEMPO和溴化钠，然后加入水，500r/min搅拌，并缓慢加入次氯酸钠溶液，搅拌，生物质原料:TEMPO:溴化钠:次氯酸钠＝10:(0.2～0.3):1:1，控制反应过程中的体系pH值在7～12之间，反应时间控制在6h～48h；调节pH在10～10.5范围内继续反应0.5h～2h，调节pH至中性终止反应，随后静置分层；
(3)对反应后的沉淀物用去离子水反复清洗，直至得到TEMPO氧化纤维素胶体。
下面结合实施例，进一步阐述本发明：
实施例1
本实施例提供了一种钠离子电池硬碳负极活性材料，该硬碳负极活性材料的制备方法包括如下步骤：
(1)将适量2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基(TEMPO)氧化的纤维素溶于水，配制成5mg/mL的水溶液；
(2)取步骤(1)中配制的溶液20mL于50mL烧杯中，然后将其置于金属圆柱的中央，并将金属圆柱高度的2/3浸入到液氮中使溶液固化；
(3)将步骤(2)得到的固化物转移到冷冻干燥机中冻干28h；
(4)将步骤(3)冻干后的产物置于管式炉中，在氩气保护下，以0.5℃/min的速率升温至420℃并保温1.5h。然后，再以3℃/min的速率升温至1380℃并保温2h。完毕，冷却至室温，得到定向排列的空心管状硬碳材料。
如图1所示，该硬碳负极活性材料具有定向排列的未闭合管状结构。
实施例2
本实施例提供了一种钠离子电池硬碳负极活性材料，该硬碳负极活性材料的制备方法包括如下步骤：
(1)将适量2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基氧化的纤维素溶于水，配制成5mg/mL的水溶液；
(2)取步骤(1)中配制的溶液20mL于50mL烧杯中，然后将其置于金属圆柱的中央，并将金属圆柱高度的2/3浸入到液氮中使溶液固化；
(3)将步骤(2)得到的固化物转移到冷冻干燥机中冻干28h；
(4)将步骤(3)冻干后的产物置于管式炉中，在氩气保护下，以0.8℃/min的速率升温至420℃并保温1.5h。然后，再以3℃/min的速率升温至1380℃并保温2h。完毕，冷却至室温，得到定向排列的空心管状硬碳材料。
该硬碳负极活性材料具有定向排列的未闭合管状结构。
实施例3
本实施例提供了一种钠离子电池硬碳负极活性材料，该硬碳负极活性材料的制备方法包括如下步骤：
(1)将适量2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基氧化的纤维素溶于水，配制成5mg/mL的水溶液；
(2)取步骤(1)中配制的溶液20mL于50mL烧杯中，然后将其置于金属圆柱的中央，并将金属圆柱高度的2/3浸入到液氮中使溶液固化；
(3)将步骤(2)得到的固化物转移到冷冻干燥机中冻干28h；
(4)将步骤(3)冻干后的产物置于管式炉中，在氩气保护下，以1℃/min的速率升温至420℃并保温1.5h。然后，再以3℃/min的速率升温至1380℃并保温2h。完毕，冷却至室温，得到定向排列的空心管状硬碳材料。
该硬碳材料具有定向排列的未闭合管状结构。
实施例4
本实施例硬碳负极活性材料制备方法与实施例1近似，不同的是硬碳前驱体为聚丙烯酰胺。具体步骤为：
(1)将适量聚丙烯酰胺溶于水配制成5mg/mL的水溶液；
(2)取步骤(1)中配制的溶液20mL于50mL烧杯中，然后将其置于金属圆柱的中央，并将金属圆柱高度的2/3浸入到液氮中使溶液固化；
(3)将步骤(2)得到的固化物转移到冷冻干燥机中冻干28h；
(4)将步骤(3)冻干后的产物置于管式炉中，在氩气保护下，以0.5℃/min的速率升温至420℃并保温1.5h。然后，再以3℃/min的速率升温至1380℃并保温2h。完毕，冷却至室温，得到定向排列的空心管状硬碳材料。
该硬碳材料具有定向排列的未闭合管状结构。
实施例5
本实施例硬碳负极活性材料制备方法与实施例1近似，不同的是硬碳前驱体为聚乙烯吡咯烷酮。具体步骤为：
(1)将适量聚乙烯吡咯烷酮溶于水配制成5mg/mL的水溶液；
(2)取步骤(1)中配制的溶液20mL于50mL烧杯中，然后将其置于金属圆柱的中央，并将金属圆柱高度的2/3浸入到液氮中使溶液固化；
(3)将步骤(2)得到的固化物转移到冷冻干燥机中冻干28h；
(4)将步骤(3)冻干后的产物置于管式炉中，在氩气保护下，以0.5℃/min的速率升温至420℃并保温1.5h。然后，再以3℃/min的速率升温至1380℃并保温2h。完毕，冷却至室温，得到定向排列的空心管状硬碳材料。
该硬碳材料具有定向排列的未闭合管状结构。
实施例6
本实施例硬碳负极活性材料制备方法与实施例1近似，不同的是硬碳前驱体为淀粉。具体步骤为：
(1)将适量淀粉溶于水配制成5mg/mL的水溶液；
(2)取步骤(1)中配制的溶液20mL于50mL烧杯中，然后将其置于金属圆柱的中央，并将金属圆柱高度的2/3浸入到液氮中使溶液固化；
(3)将步骤(2)得到的固化物转移到冷冻干燥机中冻干28h；
(4)将步骤(3)冻干后的产物置于管式炉中，在氩气保护下，以0.5℃/min的速率升温至420℃并保温1.5h。然后，再以3℃/min的速率升温至1380℃并保温2h。完毕，冷却至室温，得到定向排列的空心管状硬碳材料。
该硬碳材料具有定向排列的未闭合管状结构。
对比例1
与实施例1相比，该对比例制备方法中的固化环境不同，具体如下：
(1)将适量2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基氧化的纤维素溶于水，配制成5mg/mL的水溶液；
(2)取步骤(1)中配制的溶液20mL于50mL烧杯中，然后将其置于-20℃的冰柜中使溶液固化；
(3)将步骤(2)得到的固化物转移到冷冻干燥机中冻干28h；
(4)将步骤(3)冻干后的产物置于管式炉中，在氩气保护下，以0.5℃/min的速率升温至420℃并保温1.5h。然后，再以3℃/min的速率升温至1380℃并保温2h。完毕，冷却至室温，得到硬碳材料。
如图2所示，该硬碳材料为无序堆叠结构。
对比例2
与实施例3相比，该对比例制备方法中的固化环境不同，具体如下：
(1)将适量2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基氧化的纤维素溶于水，配制成5mg/mL的水溶液；
(2)取步骤(1)中配制的溶液20mL于50mL烧杯中，然后将其置于-20℃的冰柜中使溶液固化；
(3)将步骤(2)得到的固化物转移到冷冻干燥机中冻干28h；
(4)将步骤(3)冻干后的产物置于管式炉中，在氩气保护下，以1℃/min的速率升温至420℃并保温1.5h。然后，再以3℃/min的速率升温至1380℃并保温2h。完毕，冷却至室温，得到硬碳材料。
对比例3
与实施例1相比，该对比例制备方法中低温碳化的升温速率不同，具体如下：
(1)将适量2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基氧化的纤维素溶于水，配制成5mg/mL的水溶液；
(2)取步骤(1)中配制的溶液20mL于50mL烧杯中，然后将其置于金属圆柱的中央，并将金属圆柱高度的2/3浸入到液氮中使溶液固化；
(3)将步骤(2)得到的固化物转移到冷冻干燥机中冻干28h；
(4)将步骤(3)冻干后的产物置于管式炉中，在氩气保护下，以1.5℃/min的速率升温至420℃并保温1.5h。然后，再以3℃/min的速率升温至1380℃并保温2h。完毕，冷却至室温，得到硬碳材料。
对比例4
与实施例1相比，该对比例制备方法中低温碳化的升温速率不同，具体如下：
(1)将适量2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基氧化的纤维素溶于水，配制成5mg/mL的水溶液；
(2)取步骤(1)中配制的溶液20mL于50mL烧杯中，然后将其置于金属圆柱的中央，并将金属圆柱高度的2/3浸入到液氮中使溶液固化；
(3)将步骤(2)得到的固化物转移到冷冻干燥机中冻干28h；
(4)将步骤(3)冻干后的产物置于管式炉中，在氩气保护下，以2℃/min的速率升温至420℃并保温1.5h。然后，再以3℃/min的速率升温至1380℃并保温2h。完毕，冷却至室温，得到硬碳材料。
对比例5
与实施例1相比，该对比例制备方法中，固化环境、低温碳化的升温速率不同，具体如下：
(1)将适量2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基氧化的纤维素溶于水，配制成5mg/mL的水溶液；
(2)取步骤(1)中配制的溶液20mL于50mL烧杯中，然后将其置于-20℃的冰柜中使溶液固化；
(3)将步骤(2)得到的固化物转移到冷冻干燥机中冻干28h；
(4)将步骤(3)冻干后的产物置于管式炉中，在氩气保护下，以1.5℃/min的速率升温至420℃并保温1.5h。然后，再以3℃/min的速率升温至1380℃并保温2h。完毕，冷却至室温，得到硬碳材料。
对比例6
与实施例1相比，该对比例制备方法中，固化环境、低温碳化的升温速率不同，具体如下：
(1)将适量2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基氧化的纤维素溶于水，配制成5mg/mL的水溶液；
(2)取步骤(1)中配制的溶液20mL于50mL烧杯中，然后将其置于-20℃的冰柜中使溶液固化；
(3)将步骤(2)得到的固化物转移到冷冻干燥机中冻干28h；
(4)将步骤(3)冻干后的产物置于管式炉中，在氩气保护下，以2℃/min的速率升温至420℃并保温1.5h。然后，再以3℃/min的速率升温至1380℃并保温2h。完毕，冷却至室温，得到硬碳材料。
表1
钠离子电池的组装
将实施例1-6制备的定向排列的空心管状硬碳材料以及对比例1-6制备的硬碳材料分别与导电碳黑、粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)按质量比8:1:1进行预混，再加入适量N-甲基吡咯烷酮(NMP)将其制备成分散均匀的浆料并涂敷在铝箔上。完毕，把上述敷料铝箔放于真空干燥箱中于120℃下烘烤12h后，将其冲切制得负极片，然后再将冲切好的片置于电池壳中组装成纽扣电池。该电池中，对电极和隔膜分别为金属钠片和玻璃纤维膜；电解液是由碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯(体积比为1:1)为溶剂，NaClO4(浓度为1M)为溶质以及碳酸乙烯酯(质量百分数为5％)为添加剂组成的溶液。
试验例储钠性能的测试
将实施例1-6以及对比例1-6组装的钠离子电池置于Land电池测试仪上，于0～2V的电压区间进行恒流充放电测试和倍率测试。其中，恒流充放电的测试电流密度为30mA/g，倍率测试的电流密度为50mA/g、100mA/g、200mA/g、500mA/g、1000mA/g、2000mA/g和4000mA/g。测试结果见表2和图1-5：
表2实施例和对比例所制备硬碳负极活性材料的储钠性能
如图1和图2所示，经液氮定向冷冻处理后且在低温煅烧(420℃)时的升温速率低于1℃/min时，所得到的样品的结构为定向排列的未闭合管状；相比之下，当未经液氮定向冷冻处理或当低温煅烧(420℃)时的升温速率高于1℃/min时，都会破坏产物的定向排列的结构。同时，从表2中可以发现所制备的材料中，相比于对比例1-6硬碳无序堆叠的结构，实施例1-6定向排列的空心管状结构，压实密度为1.31～1.36g/cm3。一方面是由于压实的过程中，定向排列的管由于不存在管与管的交错，其空白区间(无序堆叠的结构会产生空白区间，导致硬碳的密度较低)能够得到更加有效的利用，因此该结构的硬碳能够被挤压的更加紧密；另一方面是由于未闭合的管状结构在定向排列时，其多根管(≥2)的开口端可以互相契合且闭口段也可以契合在开口端中一部分。因此，受益于其高的压实密度，应用本申请所制备的定向排列的未闭合管状硬碳负极活性材料的钠离子电池具有更加高的能量密度。
图3和图4比较了实施例1和对比例1所制备硬碳的Raman图谱，从中可以得出实施例1所制备定向排列的未闭合管状，硬碳的ID/IG的值为0.76，明显小于对比例1所制备的无序堆叠的硬碳的ID/IG值(1.03)，实施例1定向排列的结构具有更低的缺陷度，从而导致实施例1所制备的定向排列的未闭合的管状硬碳负极活性材料用作钠离子电池负极时的初始库仑效率(44.1％)明显高于对比例1所制备的硬碳负极活性材料的初始库仑效率(36.6％)。
另外，从表2和图5还可以发现实施例1所准备的具有定向排列的管状结构的硬碳负极活性材料用作钠离子电池负极时，在30mA/g的电流密度下循环75圈后仍然能够释放高达431.6mAh/g的比容量，而对比例1所制备的硬碳负极活性材料(非定向排列结构)在相同的电流密度下却仅展现了265.4mAh/g的比容量。同时，从中还可以发现实施例1所制备的硬碳负极活性材料经过活化后用作钠离子电池负极时，在50mA/g的电流密度下释放了363.3mAh/g的初始比容量，甚至高于对比例1所制备的硬碳负极活性材料在相对较小的电流密度30mA/g下的初始比容量，这表明定向排列的管状结构有利于电子和离子在电极内的快速传输，从而显著提高其可逆比容量和倍率性能。
由实施例4-6实验数据可知，利用聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、淀粉作为前驱体制备硬碳负极活性材料，可以具备压实密度高、缺陷度低、初始化库仑效率高、可逆容量高、倍率性能高的优势。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种负极活性材料，其特征在于，所述负极活性材料具有若干个纵向排列的结构单元，所述结构单元包括第一空心管状结构和/或第二空心管状结构，
所述第一空心管状结构的管壁具有贯穿两端的第一纵向开口，和/或所述第二空心管状结构的管壁具有贯穿两端的第二纵向开口。
2.根据权利要求1所述的负极活性材料，其特征在于，所述第一空心管状结构的第一纵向开口处具有第一长边侧端和第二长边侧端，所述第一空心管状结构的第一长边侧端通过第二纵向开口伸入第二空心管状结构的内腔中。
3.根据权利要求1所述的负极活性材料，其特征在于，所述负极活性材料的压实密度大于等于1.31g/cm3；
优选地，所述负极活性材料的压实密度为1.31～1.36g/cm3。
4.根据权利要求1所述的负极活性材料，其特征在于，所述负极活性材料在拉曼频移值1250-1290cm-1处存在峰A，所述峰A的峰强为ID，在拉曼频移值1450-1580cm-1存在峰B，所述峰B的峰强为IG，ID/IG＜1；
优选地，所述负极活性材料的ID/IG≤0.8。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的负极活性材料，其特征在于，所述负极活性材料的制备方法包括：将前驱体水溶液固化，干燥，在惰性保护气氛下碳化处理，得到负极活性材料。
6.根据权利要求5所述的负极活性材料，其特征在于，所述负极活性材料的制备方法包括如下步骤：
将前驱体水溶液置于液氮下固化，得到固化物；
将固化物进行真空冷冻干燥，得到冻干产物；
在惰性气体氛围中，将冻干产物进行低温碳化处理，然后进行高温碳化处理，得到负极活性材料。
7.根据权利要求5-6任一项所述的负极活性材料，其特征在于，所述干燥的条件包括：真空度5～30Pa，温度-60℃～-40℃，冷冻时间24～36h。
8.根据权利要求6所述的负极活性材料，其特征在于，所述低温碳化处理的温度为350～420℃，保温时间为1～5h；
所述低温碳化处理的升温速率小于等于1℃/min；
所述高温碳化处理的温度为1250～1800℃，保温时间为1.5～5h；
所述高温碳化处理的升温速率为3～10℃/min。
9.一种负极片，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的负极活性材料。
10.一种钠离子电池，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的负极活性材料，或者包括权利要求9所述的负极片。
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| CN202310217454.3A Pending CN117810444A (zh) | 2022-09-30 | 2023-03-08 | 一种负极活性材料、负极片和电池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117810444A (zh) |
-
2023
- 2023-03-08 CN CN202310217454.3A patent/CN117810444A/zh active Pending
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