[发明专利]一种高能量密度钠离子电池用硬碳负极的制备方法

权利要求书

1.一种高能量密度钠离子电池用硬碳负极的制备方法，其特征在于：所述硬碳负极包括多孔碳和用于调节表面孔口尺寸的化学气相沉积碳；所述硬碳负极保留了所述多孔碳颗粒内部连贯的孔道结构；所述硬碳负极的制备方法至少包括如下步骤：

第一步，对多孔碳前驱体进行研磨，得到合适粒径且内部具有丰富纳米孔道的多孔碳粉末；

第二步，将多孔碳粉末放入管式炉中，通入保护气体，以一定的升温速率升温至目标温度；

第三步，通入含碳元素气源，在目标温度下进行化学气相沉积；

第四步，恒温反应一段时间，关闭含碳元素气源，以一定的降温速率降至室温。

2.根据权利要求1所述的高能量密度钠离子电池用硬碳负极的制备方法，其特征在于：所述多孔碳前驱体的比表面为500-3800 m²/g，所述多孔碳的孔径为0.5-9 nm。

3. 根据权利要求1所述的高能量密度钠离子电池用硬碳负极的制备方法，其特征在于：所述硬碳负极材料由氮气在77K下测试所得的比表面接近0 m²/g；由小角度X射线散射测试所得的比表面积与孔径同所述多孔碳前驱体基本相同。

4.根据权利要求1所述的高能量密度钠离子电池用硬碳负极的制备方法，其特征在于：第一步中，所述多孔碳前驱体为微孔活性炭、层次孔活性炭、模板多孔碳和多孔石墨烯等中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的高能量密度钠离子电池用硬碳负极的制备方法，其特征在于：第二步中，所述保护气体为氩气、氮气和氢气中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的高能量密度钠离子电池用硬碳负极的制备方法，其特征在于：第二步中，所述保护气体的流量为10-100 mL/min，所述升温速率为0.1-20 ℃/min；所述目标温度为1000℃-1200℃；管式炉可以替换为微波反应器。

7.根据权利要求1所述的高能量密度钠离子电池用硬碳负极的制备方法，其特征在于：第三步中，所述含碳元素气源为甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、乙炔、丙炔、苯、甲苯、一氧化碳和环己烷中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的高能量密度钠离子电池用硬碳负极的制备方法，其特征在于：所述含碳元素气源的流量为5-50 mL/min。

9.根据权利要求1所述的高能量密度钠离子电池用硬碳负极的制备方法，其特征在于：第一步中还加入有催化剂，所述催化剂为Fe、Co、Ni、Cu、Au、Ag、Pt和Pb中的至少一种。

10.根据权利要求1所述的高能量密度钠离子电池用硬碳负极的制备方法，其特征在于：第四步中，所述恒温反应的持续时间为0.1-10 h；所述降温速率为0.1-20 ℃/min。