一种掺杂包覆的钠离子电池负极材料制备方法与流程

本发明涉及新能源钠离子电池材料，具体涉及一种掺杂包覆的钠离子电池负极材料制备方法。

背景技术：

1、近年来，锂资源有限且分布不均匀等问题日益突出，难以同时支撑大规模储能和电动汽车的发展。随着锂离子电池的原材料价格不断上涨，钠离子电池受到了各领域的广泛关注。钠离子电池原材料价格低廉且分布广泛、安全性高、低温能力出众，能够满足新能源领域高安全性和低成本等要求，一定程度上缓解了资源短缺引起的电池发展受限问题。

2、其中，硬碳作为主要的钠离子电池负极材料，它具有500-700mah/g的理论可逆比容量。但是硬碳具有大量的缺陷和活性位点，会产生不可逆的钠离子吸附和电解质分解，会造成首次库伦效率低，能量密度降低等问题，这会大大增加电池的成本。现阶段的硬碳还处于发展状态，在提升其容量和电池稳定性方面还有较大发展潜力。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有硬碳的缺陷，提供一种掺杂包覆的钠离子电池负极材料制备方法，可以提高钠离子电池的首效，增加其循环性能。具体技术方案如下：

2、一种掺杂包覆的钠离子电池负极材料制备方法，包括以下步骤：

3、步骤1：将硬碳颗粒均匀的放置于含有掺杂源的溶液中，在t1温度下持续搅拌，在进行搅拌的同时进行干燥，等液体干燥后继续保温t1小时；

4、步骤2：完全干燥后，在惰性气体氛围下，在t2温度下无氧焙烧t2小时；硬碳-氧化铝材料的重量含量百分数wt%在a范围内；

5、步骤3：将得到的复合材料经过球磨后得到掺杂过后的硬碳；对经过掺杂的硬碳和软碳的碳源进行混合搅拌；

6、步骤4：搅拌均匀后，在惰性气体氛围下，在t3温度下无氧焙烧t3小时；掺杂后硬碳和软碳材料的重量含量百分数wt%在b范围内；

7、步骤5：将烧结后的混合物再次经过球磨得到上述的负极材料。

8、优选的，步骤1中掺杂源为硝酸铝、拟薄水铝石、氢氧化铝溶液中任意一种；溶液的溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、甲苯中任意一种；t1温度为60-90℃，t1时间为2-3h。

9、优选的，步骤2中惰性气体为氦气、氩气、氮气中的任意一种及其任意比例混合；t2温度为400-1000℃；t 2时间为3-7h；a范围在1%-10%。

10、优选的，步骤3中软碳的碳源为煤沥青、石油渣油沥青、聚丙烯腈、环氧树脂、酚醛树脂中任意一种。

11、优选的，步骤4中惰性气体为氦气、氩气、氮气中的任意一种及其任意比例混合；t3温度为600-1500℃；t 2时间为3-7h；b范围在1%-15%。

12、优选的，制成的钠离子电池负极材料的首次库伦效率为89%以上，循环性能为2500次以上。

13、与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下有益效果：

14、（1）本发明按顺序在硬碳表面先进行了氧化铝掺杂，再进行软碳包覆，使硬碳表面均匀的形成了氧化铝和软碳层，从而得到了硬碳-氧化铝-软碳复合材料，其硬碳层间距可以根据焙烧温度进行调控，温度越低层间距越大，有利于钠离子的嵌入，表面的氧化铝和软碳层的厚度可以根据加入的质量比进行调控；

15、（2）本发明复合材料的内核为硬碳颗粒并添加元素掺杂进行改性，从里到外依次为硬碳、氧化铝、软碳包覆层，氧化铝掺杂屏蔽了硬碳表面活性位点，进一步抑制了电解质分解和副反应的发生，减少了naf的积累，从而导致形成更薄且更致密的电解质界面膜，改善了储钠性能，首次放电容量能达到380mah/g；软碳的包覆也填充了部分硬碳表面的缺陷，减少了死钠的形成，减少了充电过程中钠离子的消耗从而提高了首次库伦效率，能达到89%以上；同时借助了软碳优异的机械性能防止使用过程中电解质界面膜的破裂，提高了负极的循环性能，能达到2500次以上。

1.一种掺杂包覆的钠离子电池负极材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种掺杂包覆的钠离子电池负极材料制备方法，其特征在于，所述步骤1中掺杂源为硝酸铝、拟薄水铝石、氢氧化铝溶液中任意一种；溶液的溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、甲苯中任意一种；t1温度为60-90℃，t1时间为2-3h。

3.根据权利要求1所述的一种掺杂包覆的钠离子电池负极材料制备方法，其特征在于，所述步骤2中惰性气体为氦气、氩气、氮气中的任意一种及其任意比例混合；t2温度为400-1000℃；t 2时间为3-7h；a范围在1%-10%。

4.根据权利要求1所述的一种掺杂包覆的钠离子电池负极材料制备方法，其特征在于，所述步骤3中软碳的碳源为煤沥青、石油渣油沥青、聚丙烯腈、环氧树脂、酚醛树脂中任意一种。

5.根据权利要求1所述的一种掺杂包覆的钠离子电池负极材料制备方法，其特征在于，所述步骤4中惰性气体为氦气、氩气、氮气中的任意一种及其任意比例混合；t3温度为600-1500℃；t 2时间为3-7h；b范围在1%-15%。

6.根据权利要求1所述的一种掺杂包覆的钠离子电池负极材料制备方法，其特征在于，制成的钠离子电池负极材料的首次库伦效率为89%以上，循环性能为2500次以上。