本技术介绍了一种以松木为原料制备的硬碳材料及其在钠离子电池负极中的应用。制备流程包括碳化、酸洗和分段高温处理三个主要步骤,最终获得高性能的松木基硬碳材料。
背景技术
钠离子电池是一种新兴的电池技术,与传统的锂离子电池相比,钠元素是一种相对廉价和丰富的元素,相比锂元素更容易获取和生产,从而有望降低电池的成本;钠元素在地球上的资源更为丰富,意味着可持续的能源供应链;钠离子电池还具有较高的能量密度,意味着可以存储更多的能量。但是目前钠离子电池仍然有一些技术难题没有解决:钠离子电池的充放电速率较慢,限制其快速充放电;钠离子电池的充放电循环性能差,导致其使用寿命短。
为了攻克这些难题,研究人员开发了硬碳材料。硬碳材料具有较高的导电性,有利于钠离子电池在充放电过程中快速传输电荷,提高钠离子电池的快速充放电性能。相比于软碳材料,硬碳材料能够提高电池的循环性能,延长电池的使用寿命。其中,生物质硬碳材料对环境友好,不含有害物质,有利于减少对环境的影响;价格低廉且易于获取,有效降低钠离子电池的制造成本,在商业化应用中更具竞争力。现有关于生物质硬碳的研究报道很多,如名称为一种生物质硬碳材料的两阶段碳化制备方法的中国专利。
但生物质硬碳材料仍存在不足之处,由于其结构不稳定,导致钠离子电池的倍率性能差;此外,钠离子电池的比容量不佳,从而限制其在有大容量需求的领域中的应用。因此,需要开发一种生物质硬碳材料,使得钠离子电池具有良好的比容量和倍率性能。
实现思路