[发明专利]基于生物质的钠离子电池硬碳负极材料及制备方法

权利要求书

1.基于生物质的钠离子电池硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将前驱体加入至管式炉中，通入氮气保护，在升温速率为5-6℃/min的条件下升温至300-320℃，之后在升温速率为1-2℃/min的条件下升温至500-520℃，之后恒温炭化2-3h，之后以降温速率为2-3℃/min的条件下冷却至室温，得到炭化粉；

步骤二：将炭化粉加入至盐酸溶液中，在搅拌速率为400-500r/min的条件下搅拌20-30min，之后在超声频率为55-65kHz的条件下超声分散1-2h，之后静置15-20h，之后离心，将沉淀物用蒸馏水洗涤至中性，得到酸处理炭化粉；

步骤三：将酸处理炭化粉、尿素在搅拌速率为400-500r/min的条件下搅拌混合20-30min，之后放置于管式炉中，通入空气并在温度为180-240℃的条件下反应2-3h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后用温度为80-90℃的蒸馏水洗涤2-3次，之后放置于真空干燥箱中，在温度为120-125℃的条件下干燥8-10h，得到含氮炭化粉；

步骤四：将含氮炭化粉、氢氧化钾溶液加入至安装有搅拌器、温度计的三口烧瓶中，在温度为25-30℃，搅拌速率为400-500r/min的条件下搅拌反应8-10h，之后放置于真空干燥箱中，在温度为120-125℃的条件下干燥10-15h，之后放置于管式炉中，通入氮气保护，在升温速率为5-6℃/min的条件下升温至900-1500℃，之后保温1-2h，之后以降温速率为2-3℃/min的条件下冷却至室温，之后用蒸馏水洗涤至中性，之后放置于真空干燥箱中，在温度为150-160℃的条件下干燥20-30h，得到该基于生物质的钠离子电池硬碳负极材料。

2.根据权利要求1所述的基于生物质的钠离子电池硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤二中的所述炭化粉、盐酸溶液的用量比为1g：10-15mL，所述盐酸溶液的质量分数为15-20％。

3.根据权利要求1所述的基于生物质的钠离子电池硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤三中的所述酸处理炭化粉、尿素的用量比为10g：5-15g。

4.根据权利要求1所述的基于生物质的钠离子电池硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤四中的所述含氮炭化粉、氢氧化钾溶液的用量比为1g：20-30mL，所述氢氧化钾溶液为氢氧化钾按照1g：3-5mL溶解于去离子水所形成的溶液。

5.根据权利要求1所述的基于生物质的钠离子电池硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述前驱体由以下步骤制备得到：

将苯酚、甲醛溶液、木质素以及氢氧化钠溶液加入至安装有搅拌器、温度计的三口烧瓶中，在温度为90-95℃，搅拌速率为400-500r/min的条件下搅拌反应2-2.5h，之后加入改性剂继续搅拌反应0.5-1.5h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后用盐酸溶液调节反应产物的pH为7，之后离心，将沉淀物依次用无水乙醇和蒸馏水洗涤2-3次，之后将沉淀物冷冻干燥，得到前驱体。

6.根据权利要求5所述的基于生物质的钠离子电池硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述苯酚、甲醛溶液、木质素、氢氧化钠溶液以及改性剂的用量比为0.2mol：10-15mL：1-6g：30-40mL：0.05-0.15mol，所述甲醛溶液的摩尔浓度为10-12mol/L，所述氢氧化钠溶液的质量分数为30-35％，所述盐酸溶液的质量分数为20-25％。