技術領域

本發明涉及電池領域，特別是涉及一種鈉離子電池負極材料及其制備方法和鈉離子電池。

背景技術

隨著大規模智能電網的快速發展，以及電動汽車的推廣應用，鋰資源無法滿足鋰離子電池的巨大需求，開發可替代鋰離子電池的儲能技術十分有必要。鈉在地殼中儲量豐富，分布廣泛，與鋰屬于同族元素，是一種可行的替代鋰的電池原料。但是鈉原子量比鋰大，標準電化學電勢比鋰低，目前的鈉離子電池能量密度還難以與鋰電子電池相媲美，仍需對鈉離子電池體系進行研究。

鈉離子電池有正極、負極、電解液和隔膜等組成：正、負極材料通常采用能夠嵌入/脫嵌鈉離子的活性材料，電解液則由鈉離子導電鹽與有機溶劑組成。正、負極材料的活性物質進行電化學反應，決定這電極的基本特性，是鈉離子電池的核心組分，對電池的性能起著重要作用。目前常用的鈉離子電池的正極材料有過渡金屬氧化物如鈉鈷氧化物、鈉錳氧化物等；或聚陰離子化合物如磷酸化合物或氟磷酸化合物等。常用的鈉離子電池的負極材料則有碳材料、金屬氧/硫化物或合金材料等。

中國專利CN201510053970.4公開了一種鈉離子電池負極片，該負極片為多孔石墨膜結構，孔的直徑為2～30微米，孔的圓心之間距離為5～50微米，多孔石墨膜中碳原子所占質量比大于99％，該負極片可直接用作鈉離子電池負極片，避免了導電劑、粘結劑及金屬集流體的使用，且容量高、耐腐蝕、導電性好。該發明還公開了一種使用該負極片的鈉離子電池，包括正極片、負極片、隔膜、電解液，所述的鈉離子電池電解液中溶劑為二乙醇二甲醚、四乙醇二甲醚、四氫呋喃中的一種或多種，電解質為高氯酸鈉、六氟磷酸鈉、四氟硼酸鈉、三氟甲基磺酸鈉中的一種，該鈉離子電池制作工藝簡單、充放電循環穩定性好，在新能源領域具有良好的應用前景。

發明內容

本發明的目的是提供一種鈉離子電池負極材料及其制備方法和鈉離子電池，該材料原料廉價易得，制備成本低，性能優異，具有較高的實用價值，該制備方法操作簡單，工藝流程短，十分適合工業化實用。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種鈉離子電池負極材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將生物質殼粉末加入到堿性溶液中，置于反應釜中密封，調節反應釜內溫度為100-200℃，持續反應8-12h，反應完成后冷卻至室溫取出，之后用稀鹽酸溶液進行中和，再用去離子水洗至中性，將其烘干后，制得前驅體；

(2)將制得的前驅體置于管式爐中進行焙燒，焙燒5-8h后，冷卻至室溫，利用稀鹽酸將其清洗后，再用去離子水洗滌至中性后，烘干，制得硬碳；

(3)將制得的硬碳為活性物質與導電劑以及羧甲基纖維素鈉研磨后，分散于無水乙醇中，超聲震蕩2-4h，之后進行壓片并烘干后即得所述負極材料。

優選的，所述生物質殼為山竹殼、核桃殼、棉花殼或種子殼。

優選的，所述生物質殼粉末與堿性溶液中堿的質量比為1：10-18。

優選的，在管式爐中焙燒的溫度為830℃到1200℃，升溫速度為10℃/min。

優選的，所述負極材料中，各組分的投入量為，以重量份數計：硬碳100份、導電劑12-43份、羧甲基纖維素鈉5-10份。

優選的，所述導電劑為碳納米管、石墨烯、乙炔黑或納米碳纖維中的一種或多種混合物。

一種鈉離子電池負極材料，由以上方法制備而成。

一種鈉離子電池，包括正極片，負極片，隔膜，電解液，

負極片由以上方法制備而成的鈉離子電池負極材料制成；

正極片由Na_0.44MnO₂、導電劑和羧甲基纖維素鈉制備而成；

電極液為六氟磷酸鈉的四氫呋喃溶液；

隔膜為聚丙烯膜、聚乙烯微孔膜或無紡布中的一種。

本發明具有以下有益效果，采用生物質殼為原料，經過簡單處理將其制備成硬碳，作為鈉離子電池的負極材料，節約了鈉離子電池的成本，變肥為寶，減少廢棄物。該電池負極材料具有優良的接受鈉離子的性能，制備出的鈉離子電池具有穩定優良的性能，具有良好的工業化生產前景。

具體實施方式

為了更好的理解本發明，下面通過實施例對本發明進一步說明，實施例只用于解釋本發明，不會對本發明構成任何的限定。

實施例1

一種鈉離子電池負極材料，其制備方法包括以下步驟：