电池负极材料及其制备方法、充电电池和电子设备与流程

1.本公开涉及电池制造领域，尤其涉及一种电池负极材料及其制备方法、充电电池和电子设备。


背景技术：

2.碳元素是一种以多种形式广泛存在于大气、地壳以及生物体内。碳单质也能够以各种形式稳定存在，包括：金刚石、石墨、c60(足球烯或富勒烯)以及碳纳米管等等碳的同素异形体。碳材料被广泛应用于各种领域，例如电池制造领域，碳材料被广泛应用于电池负极材料。
3.钠元素也是地球上储量较为丰富的元素之一，钠离子电池的储能机理与锂离子电池类似，为浓差电池。钠离子电池相比于锂离子电池具有成本低、安全性高等优势，有望在未来取代成本较高的锂离子电池，作为各种电子设备的充电电池使用。
4.相关技术中，钠离子电池的电池负极材料，通常采用硬碳材料，而现有的硬碳材料容量较低、倍率性能差，使得钠离子电池难以得到广泛的应用。


技术实现要素：

5.本公开提供一种电池负极材料及其制备方法、充电电池和电子设备。
6.根据本公开实施例的第一方面，提供一种电池负极材料的制备方法，包括：
7.在纳米纤维结构的模板试剂中加入吡咯单体，得到纳米纤维结构的聚吡咯前驱体；
8.加热所述聚吡咯前驱体得到氮掺杂碳材料；
9.混合熔融态金属钠与所述氮掺杂碳材料，得到所述电池负极材料。
10.在一些实施例中，所述在纳米纤维结构的模板试剂中加入吡咯单体，得到纳米纤维结构的聚吡咯前驱体，包括：
11.在所述纳米纤维结构的模板试剂中，加入吡咯单体，得到纳米纤维结构的聚吡咯沉淀物；其中，所述模板试剂为ctab(十六烷基三甲基溴化铵)的纳米纤维试剂；
12.洗涤并烘干所述聚吡咯沉淀物，得到纳米纤维结构的所述聚吡咯前驱体。
13.在一些实施例中，所述洗涤并烘干所述聚吡咯沉淀物，包括：
14.用盐酸溶液和去离子水洗涤所述聚吡咯沉淀物；
15.烘干所述洗涤后的所述聚吡咯沉淀物。
16.在一些实施例中，所述在所述纳米纤维结构的模板试剂中，加入吡咯单体，得到纳米纤维结构的聚吡咯沉淀物，包括：
17.在温度为0至5摄氏度之间的所述纳米纤维结构的模板试剂中，加入吡咯单体；
18.在大于8小时后得到所述纳米纤维结构的聚吡咯沉淀物。
19.在一些实施例中，所述加热所述聚吡咯前驱体得到氮掺杂碳材料，包括：
20.在所述聚吡咯前驱体中加入氢氧化钾，并在隔绝氧气的环境下加热，得到具有孔
洞的氮掺杂碳材料。
21.在一些实施例中，所述在所述聚吡咯前驱体中加入氢氧化钾，并在隔绝氧气的环境下加热，得到具有孔洞的氮掺杂碳材料，包括：
22.在所述聚吡咯前驱体中加入氢氧化钾，得到还有杂质的氮掺杂碳材料；
23.洗涤并烘干所述含有杂质的氮掺杂碳材料，得到具有孔洞的所述氮掺杂碳材料。
24.在一些实施例中，所述洗涤并烘干所述含有杂质的氮掺杂碳材料，得到具有孔洞的所述氮掺杂碳材料，包括：
25.用盐酸溶液和去离子水洗涤所述含有杂质的氮掺杂碳材料；
26.烘干所述洗涤后的氮掺杂碳材料，得到所述具有孔洞的氮掺杂碳材料。
27.在一些实施例中，所述在所述聚吡咯前驱体中加入氢氧化钾，得到氮掺杂碳材料混合液的反应条件：包括：
28.在氮气环境下，以1至10摄氏度每分钟的速率升温至550摄氏度至800摄氏度；
29.在所述550摄氏度至800摄氏度的温度下反应0.2至1小时。
30.在一些实施例中，所述方法还包括：
31.将ctab溶解于冰浴环境下的盐酸溶液；
32.在所述溶解有ctab的盐酸溶液中加入过硫酸铵aps(过硫酸铵)，得到混合液；
33.搅拌并冷却所述混合液，得到所述模板试剂。
34.在一些实施例中，所述ctab、盐酸和aps三者的摩尔比为：0.5至2比1至10比1至5。
35.在一些实施例中，所述ctab的质量为7至8克；所述盐酸溶液的体积为110至130毫升，浓度为0.5至1.5摩尔每升；所述aps的重量为13至14克；加入所述模板试剂的所述吡咯单体的体积为8至9毫升。
36.在一些实施例中，所述搅拌并冷却所述混合液，得到所述模板试剂：包括：
37.采用磁力搅拌的方式搅拌所述混合液0.2至1小时，并冷却至0至5摄氏度，得到所述模板试剂。
38.根据本公开实施例的第二方面，提供一种电池负极材料，包括：纳米纤维结构的硬碳；
39.所述硬碳中含有氮元素掺杂。
40.在一些实施例中，所述硬碳的纤维上具有孔洞；
41.所述孔洞，用于容置导电离子。
42.在一些实施例中，所述碳材料的所述纳米纤维的缝隙中以及所述孔洞中混合有金属钠。
43.在一些实施例中，所述电池负极材料为钠离子电池的负极材料；
44.所述电池负极材料由上述任一所述的方法制备得到。
45.根据本公开实施例的第三方面，提供一种充电电池，包括电池正极、电池负极和隔膜；
46.所述充电电池的正极材料为钠和过渡金属的化合物；
47.所述充电电池的负极材料为上述任一所述的方法制备得到的电池负极材料。
48.本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本公开实施例中的方法，采用模板法形成具有纳米纤维结构，并混合有金属钠的氮掺杂碳材料作为电池负极材
料。该电池负极材料的纳米纤维结构有利于电池中钠离子的快速传输，具有较高的倍率性能。采用该电池负极材料制成的钠离子电池，具有较高的充放电性能。
49.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
50.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
51.图1是根据一示例性实施例示出的一种电池负极材料的制备方法的流程图一；
52.图2是根据一示例性实施例示出的一种电池负极材料的制备方法的流程图二；
53.图3是根据一示例性实施例示出的一种电池负极材料的制备方法的流程图三；
54.图4是根据一示例性实施例示出的碳材料的纳米纤维结构；
55.图5是根据一是理性实施例示出在纳米纤维结构上形成的孔洞的示意图；
56.图6是根据一示例性实施例示出的制备模板试剂的流程图；
57.图7是根据一示例性实施例示出的一种充电电池的结构示意图；
58.图8是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的实体结构框图。
具体实施方式
59.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
60.图1是根据一示例性实施例示出的一种电池负极材料的制备方法的流程图，如图1所示，该方法包括：
61.步骤s101、在纳米纤维结构的模板试剂中加入吡咯单体，得到纳米纤维结构的聚吡咯前驱体；
62.步骤s102、加热所述聚吡咯前驱体得到氮掺杂碳材料；
63.步骤s103、混合熔融态金属钠与所述氮掺杂碳材料，得到所述电池负极材料。
64.在本公开实施例中，电池负极材料为应用于钠离子电池的负极材料。钠离子电池与锂离子电池的原理类似，主要依靠钠离子在正极和负极之间移动，使得正极与负极之间的电势差发生改变，从而达到充电和放电的目的。
65.由于钠离子的离子半径远大于锂离子，因此，钠离子电池在正极与负极之间移动时，需要具有较大孔洞结构的碳材料作为负极材料，以便钠离子通过。常用的碳材料包括：石墨、软碳和硬碳材料。石墨材料以及软碳材料的层间距较小，石墨的层间距约为0.335纳米；软碳材料的层间距约为0.342纳米至0.347纳米。硬碳材料的层间距较大，约为0.37纳米至0.4纳米。因此，传统的钠离子负极材料使用硬碳材料，然而，传统硬碳材料的纤维结构为微米级的结构，制成的钠离子电池容量较低、倍率性差。
66.在本公开实施例中，采用模板法制备具有纳米纤维结构的碳材料，作为电池负极材料。模板法是将具有纳米结构、形状容易控制、价廉易得的物质作为模板，通过物理或化
学的方法将相关材料沉积到模板的孔中或表面而后移去模板，得到具有模板规范形貌与尺寸的纳米材料的过程。这里，在具有纳米纤维结构的模板试剂中，使用吡咯单体聚合形成同样具有纳米纤维结构的聚吡咯前驱体。聚吡咯前驱体在经过高温碳化活化后，就可以得到具有纳米纤维结构的碳材料。
67.吡咯是含有一个氮杂原子的五元杂环化合物，其分子式为c4h5n。聚吡咯为吡咯发生聚合反应后形成的聚合物，是一种常见的导电聚合物。在本公开实施例中，采用聚吡咯作为生成碳材料的前驱体，因此称为聚吡咯前驱体。聚吡咯前驱体在经过高温加热后，能够发生碳化。由于吡咯中含有氮元素，因此，在聚吡咯碳化的过程中，会形成含有氮掺杂的多晶碳，也就是上述氮掺杂碳材料。
68.由于氮元素为三价元素，因此可以引入大量的空穴作为载流子，可以提升碳材料的导电性能，进而提升电池负极材料的钠离子容量，提高电池的倍率性。
69.在本公开实施例中，通过在氮掺杂碳材料中混合熔融态的金属钠，使得钠离子浸润至氮掺杂碳材料的纤维孔洞结构中，实现预钠化。预钠化类似于锂离子电池的预锂化过程。充电电池在首次充电的电量要大于放电电量，是由于从正极脱离的金属离子嵌入负极材料中，在放电时则无法全部回到正极。因此，本公开实施例中，通过预钠化在负极材料中提前嵌入钠离子，从而提升应用改负极材料的电池的充放电效率，提升倍率性。
70.在一些实施例中，如图2所示，上述步骤s101中，在纳米纤维结构的模板试剂中加入吡咯单体，得到纳米纤维结构的聚吡咯前驱体，包括：
71.步骤s201、在所述纳米纤维结构的模板试剂中，加入吡咯单体，得到纳米纤维结构的聚吡咯沉淀物；其中，所述模板试剂为ctab的纳米纤维试剂；
72.步骤s202、洗涤并烘干所述聚吡咯沉淀物，得到纳米纤维结构的所述聚吡咯前驱体。
73.这里，采用ctab作为制备模板的试剂，ctab是一种表面活性剂，具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能够定向排列，形成纳米纤维结构。因此，ctab可以用作模板试剂。将吡咯单体加入到模板试剂中，聚合产生聚吡咯沉淀物会在模板试剂的结构影响下，形成纳米纤维的结构。这样，将形成的聚吡咯沉淀物进行洗涤并烘干，即可得到纳米纤维结构的聚吡咯前驱体。
74.在一些实施例中，所述洗涤并烘干所述聚吡咯沉淀物，包括：
75.用盐酸溶液和去离子水洗涤所述聚吡咯沉淀物；
76.烘干所述洗涤后的所述聚吡咯沉淀物。
77.对于上述聚吡咯沉淀物可以采用盐酸溶液和去离子水反复进行洗涤和过滤，去溶解沉淀物中的杂质，直到过滤的滤液呈无色中性。盐酸溶液的浓度可以在1mol/l(摩尔每升)左右。
78.这里，可以采用80摄氏度左右的烘箱对洗涤过滤后的聚吡咯沉淀物进行真空干燥，得到干燥的粉末状态的聚吡咯前驱体。
79.在一些实施例中，所述在所述纳米纤维结构的模板试剂中，加入吡咯单体，得到纳米纤维结构的聚吡咯沉淀物，包括：
80.在温度为0至5摄氏度之间的所述纳米纤维结构的模板试剂中，加入吡咯单体；
81.在大于8小时后得到所述纳米纤维结构的聚吡咯沉淀物。
82.在上述实施例中，吡咯单体在模板试剂中进行聚合反应的反应条件可以为：0至5摄氏度的温度下，进行至少8小时的沉淀。例如，维持在0至5摄氏度的环境24小时，得到的黑色沉淀物即为聚吡咯沉淀物。这样，得到的聚吡咯沉淀物的微观结构与模板试剂的微观结构类似，为纳米纤维结构。之后进行高温碳化，得到的碳材料也会呈现纳米纤维的结构。
83.在一些实施例中，如图3所示，上述步骤s102中，加热所述聚吡咯前驱体得到氮掺杂碳材料，包括：
84.步骤s301、在所述聚吡咯前驱体中加入氢氧化钾，并在隔绝氧气的环境下加热，得到具有孔洞的氮掺杂碳材料。
85.在本公开实施例中，为了使如图4所示的纳米纤维结构的碳材料上形成更多的孔洞，如图5所示，图5出的是图4中纤维上的局部放大图，其中，孔洞10在氢氧化钾的腐蚀作用下，可以在纤维20上形成的孔洞。为了避免氧化反应的发生，该步骤需要在隔绝氧气的环境下进行，例如：氮气环境或者惰性气体环境等等。
86.上述方法形成的碳材料上具有大量的孔洞，孔洞中可以容纳更多的钠离子30，从而在使用该电池负极材料制作的电池中提升电池的充放电速度以及充放电的倍率性。
87.在一些实施例中，所述在所述聚吡咯前驱体中加入氢氧化钾，并在隔绝氧气的环境下加热，得到具有孔洞的氮掺杂碳材料，包括：
88.在所述聚吡咯前驱体中加入氢氧化钾，得到还有杂质的氮掺杂碳材料；
89.洗涤并烘干所述含有杂质的氮掺杂碳材料，得到具有孔洞的所述氮掺杂碳材料。
90.在本公开实施例中，氢氧化钾在纳米纤维结构的碳材料上腐蚀形成大量孔洞，反应后的材料中含有钾的杂质，因此，需要对反应后的材料进行洗涤，去除杂质。洗涤过滤并烘干后，得到的即为带有大量孔洞的氮掺杂碳材料的粉末。
91.在一些实施例中，在一些实施例中，所述洗涤并烘干所述含有杂质的氮掺杂碳材料，得到具有孔洞的所述氮掺杂碳材料，包括：
92.用盐酸溶液和去离子水洗涤所述含有杂质的氮掺杂碳材料；
93.烘干所述洗涤后的氮掺杂碳材料，得到所述具有孔洞的氮掺杂碳材料。
94.在本公开实施例中，采用氢氧化钾在氮掺杂碳材料上形成孔洞后，可以采用酸性溶液去除碳材料上残留的氢氧化钾以及其他杂质。这里，通过盐酸溶液与去离子水反复过滤清洗，直至滤液呈中性无杂质的状态，沉淀物则为较为纯净的氮掺杂碳材料。将沉淀物烘干后，即可得到上述具有孔洞的氮掺杂碳材料。这里，烘干可以采用80摄氏度左右的烘箱真空干燥。
95.在一些实施例中，所述在所述聚吡咯前驱体中加入氢氧化钾，得到氮掺杂碳材料混合液的反应条件：包括：
96.在氮气环境下，以1至10摄氏度每分钟的速率升温至550摄氏度至800摄氏度；
97.在所述550摄氏度至800摄氏度的温度下反应0.2至1小时。
98.上述实施例中，采用氢氧化钾在氮掺杂碳材料上形成孔洞的方法，需要在高温的条件下反应。这里，采用每分钟1至10摄氏度的速率升温，例如，每分钟升高3摄氏度。温度升高至550摄氏度至800摄氏度之间，即可停止升温，并维持在这一温度0.2至1小时。例如，升温至650摄氏度，并在650摄氏度维持0.5小时。
99.为了防止碳材料在高温下发生氧化，上述反应过程需要在隔绝氧气的环境下进
行，这里采用氮气氛围来隔绝氧气，氮气成本较低易于获取，并且性质稳定，是有效的隔绝氧气的方式。上述反应可以在充满氮气的密闭容器中进行，直至反应完毕。在冷却之后，则可以通过上述实施例中的方式进行洗涤过滤以及烘干。
100.在一些实施例中，如图6所示，所述方法还包括：
101.步骤s601、将ctab溶解于冰浴环境下的盐酸溶液；
102.步骤s602、在所述溶解有ctab的盐酸溶液中加入aps，得到混合液；
103.步骤s603、搅拌并冷却所述混合液，得到所述模板试剂。
104.这里，提供了制备上述模板试剂的实现方式。将ctab溶解于冰浴下盐酸溶液，并加入aps，搅拌后即可得到模板试剂。aps即过硫酸铵，是一种铵盐，化学式为(nh4)2s2o8，常作为氧化剂或者漂白剂使用。还可以用作聚合的引发剂、纤维工业的脱缰剂等。
105.在本公开实施例中，将aps溶解于含有ctab的盐酸溶液中，可以促进吡咯单体发生聚合反应。在上述模板试剂中加入吡咯单体后，吡咯单体在aps的作用下发生聚合反应，形成聚吡咯，并且在ctab的纳米纤维结构影响下，形成同样具有纳米纤维结构的聚吡咯。
106.在一些实施例中，所述ctab、盐酸和aps三者的摩尔比为：0.5至2比1至10比1至5。
107.在上述模板试剂中，ctab、盐酸与aps三者可以根据上述比例的范围进行混合。例如，将三者的浓度按照1:6:3比例进行混合。
108.在一些实施例中，所述ctab的质量为7至8克；所述盐酸溶液的体积为110至130毫升，浓度为0.5至1.5摩尔每升；所述aps的重量为13至14克；加入所述模板试剂的所述吡咯单体的体积为8至9毫升。
109.示例性地，为了得到上述浓度比例的溶液，可以在120ml(毫升)，浓度为1mol/l(摩尔每升)的盐酸溶液中，加入7.3克的ctab。然后在溶解有ctab的盐酸溶液中，加入13.7克的aps。
110.在制备得到模板试剂后，在模板试剂溶液中加入8.3ml的吡咯单体，开始聚合反应，反应约24小时后得到聚吡咯纳米纤维黑色沉淀物。
111.在一些实施例中，所述搅拌并冷却所述混合液，得到所述模板试剂：包括：
112.采用磁力搅拌的方式搅拌所述混合液0.2至1小时，并冷却至0至5摄氏度，得到所述模板试剂。
113.上述制备模板试剂的反应条件，可以在冰浴的环境，即0至5摄氏度的温度下，采用磁力搅拌的方式搅拌0.5小时左右。在模板试剂中加入吡咯单体后，仍在0至5摄氏度的温度下静置约24小时。
114.本公开实施例提供一种电池负极材料，包括：纳米纤维结构的硬碳；
115.所述硬碳中含有氮元素掺杂。
116.碳材料包括石墨、软碳和硬碳材料等具有多层结构的材料，其中，石墨的层间距最小，约为0.335纳米左右，软碳材料的层间距约为0.342至0.347纳米左右，硬碳材料的层间距约为0.370至0.4纳米左右。硬碳是难以被石墨化的无定形碳，具有结构稳定、充放电循环寿命长等特点，因此被广泛应用于充电电池中。
117.在本公开实施例中的碳材料，为一种具有纳米纤维结构的硬碳材料，即，含有大量纳米级别的碳纤维形成网状的结构，并且纤维之间具有纳米级别的孔洞缝隙。具有纳米纤维结构的硬碳材料，能够容纳更多的导电离子，可以应用于锂离子电池或钠离子电池等充
电电池的负极材料。
118.在本公开实施例中，硬碳含有氮元素的掺杂，氮元素为三价元素，可以在碳的晶体中引入更多的空穴，从而提升导电性能。
119.在一些实施例中，所述硬碳的纤维上具有孔洞；
120.所述孔洞，用于容置导电离子。
121.在本公开实施例中，硬碳的纤维上还具有大量的孔洞结构，图2为图1中纳米纤维的局部放大图，在纳米纤维20上的孔洞10，可以容纳更多的导电离子30，从而进一步提升了碳材料的导电性能。
122.在一些实施例中，所述碳材料的所述纳米纤维的缝隙中以及所述孔洞中混合有金属钠。
123.碳材料中还可以混合有金属钠，由于碳材料为纳米纤维结构，并且具有大量的孔洞，因此，金属钠可以嵌入碳材料的纳米纤维的缝隙以及孔洞中。在作为钠离子电池的负极材料时，可以减少由于首次充电时钠离子嵌入碳材料而造成的充电电量与放电电量不匹配的情况，提升电池的充放电性能。
124.在一些实施例中，所述电池负极材料为钠离子电池的负极材料；
125.该电池负极材料采用上述实施例中的方法制备得到，具有纳米纤维结构，并且材料为氮掺杂碳材料，具有较强的导电性能和对钠离子的高嵌入量。因此，该电池负极材料具有高容量，快速传递钠离子的良好性能。
126.本公开实施例还提供一种电池负极，该电池负极应用于钠离子电池中；所述电池负极由上述任一实施例中的方法制备得到的电池负极材料构成，用于在充电后存储钠离子并在放电时释放钠离子。
127.如图7所示本公开实施例提供的一种充电电池700，包括电池正极710、电池负极720和隔膜730；
128.所述充电电池的正极材料为钠和过渡金属的化合物；
129.所述充电电池的负极材料为上述任一实施例所述的方法制备得到的电池负极材料。
130.在本公开实施例中，充电电池为钠离子电池，钠离子电池利用钠离子在正负电极之间透过隔膜传递来实现充放电。钠离子电池的正极材料采用钠和过渡金属的化合物，包括钠-过渡金属氧化物，例如，namno2钠锰氧化物；钠-过渡金属磷酸盐，例如，na3v2(po4)3钠钒磷酸盐；钠-过渡金属硫酸盐，例如，na2fe2(so4)3钠铁硫酸盐；以及钠-过渡金属普鲁士蓝类化合物，例如，na2fef3(cn)6钠亚铁氰化铁，等等。
131.钠离子电池的负极材料一般可以采用碳类、合金类以及过渡金属氧化物类等等。在本公开实施例中，采用上述任一实施例提供的方法制备的具有纳米纤维结构的氮掺杂碳材料。由于本公开实施例提供的电池负极材料具有良好的钠离子传递性能和容纳钠离子的能力，因此，这里的充电电池能够具有高储电能力以及高倍率性能，从而具有良好的充放电性能。
132.本公开实施例还提供以下示例：
133.在本公开实施例中，采用模板法制备氮掺杂碳材料作为电池负极材料。
134.第一、前驱体制备，即具有纳米纤维结构的聚吡咯前驱体的制备：
135.1、ctab的化学式为(c16h33)n(ch3)3br，将7.3g(克)ctab溶解于冰浴下120ml、1mol/l的盐酸溶液；
136.2、在溶解有ctab的盐酸溶液中加入13.7g的aps，磁力搅拌0.5h(小时)，冷却至0至5摄氏度；其中，ctab、盐酸、aps的摩尔比约为(0.5至2)比(1至10)比(1至5)，例如：1:6:3。
137.3、加入吡咯单体8.3ml，在0至5摄氏度静置24小时后，得到聚吡咯纳米纤维黑色沉淀物；
138.4、用1mol/l的盐酸溶液和去离子水过滤洗涤聚吡咯纳米纤维黑色沉淀物，直至滤液呈中性并无色。
139.5、将洗涤后的聚吡咯纳米纤维黑色沉淀物在80摄氏度左右的烘箱中真空干燥，即得到的聚吡咯前驱体。
140.第二、高温碳化活化聚吡咯纳米纤维：
141.1、将koh(氢氧化钾)和聚吡咯前驱体以1至5比1的重量例，例如：koh:前驱体＝3:1，在氮气环境下混合；
142.2、将混合物以1至10摄氏度/分钟的升温速率升温至550至800摄氏度，维持0.2至1小时。例如，已3摄氏度每分钟的速率升温至650摄氏度，并维持半小时左右；
143.3、用0.5至2mol/l的盐酸溶液，例如1mol/l的盐酸溶液和去离子水过滤洗涤沉淀物，直至滤液呈中性并无色；
144.4、将沉淀物在80摄氏度左右的烘箱中真空干燥，得到具有大量孔洞的氮掺杂碳材料，这里称为氮掺杂多孔纳米纤维材料。
145.第三、金属钠-氮掺杂多孔纳米纤维材料的制备：
146.在惰性气体中将熔融态的金属钠与氮掺杂多空纳米纤维材料混合均匀，冷却得到金属钠-氮掺杂多孔纳米纤维材料的制备，从而实现预钠化。
147.通过本公开实施例提供的方法制备的电池负极材料，氮掺杂可以增加钠离子的嵌入量，提升容量；多孔纳米纤维的网状结构可以促进钠离子快速传输，提升材料的倍率性能。
148.图8是根据一示例性实施例示出的一种电子设备800的实体结构框图。例如，电子设备800可以是移动电话、计算机、数字广播终端、消息收发设备、游戏控制台、平板设备、医疗设备、健身设备、个人数字助理等。
149.参照图8，电子设备800可以包括以下一个或多个组件：处理组件801，存储器802，电源组件803，多媒体组件804，音频组件805，输入/输出(i/o)接口806，传感器组件807，以及通信组件808。
150.处理组件801通常控制电子设备800的整体操作，诸如与显示、电话呼叫、数据通信、相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件801可以包括一个或多个处理器810来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件801还可以包括一个或多个模块，便于处理组件801和其他组件之间的交互。例如，处理组件801可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件804和处理组件801之间的交互。
151.存储器810被配置为存储各种类型的数据以支持在电子设备800的操作。这些数据的示例包括用于在电子设备800上操作的任何应用程序或方法的指令、联系人数据、电话簿数据、消息、图片、视频等。存储器802可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它
们的组合实现，如静态随机存取存储器(sram)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、可擦除可编程只读存储器(eprom)、可编程只读存储器(prom)、只读存储器(rom)、磁存储器、快闪存储器、磁盘或光盘。
152.电源组件803为电子设备800的各种组件提供电力。电源组件803可以包括：电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为电子设备800生成、管理和分配电力相关联的组件。电源组件803包括：采用本公开实施例提供的任一方法制备的电池负极材料所构成的充电电池。
153.多媒体组件804包括在所述电子设备800和用户之间提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(lcd)和触摸面板(tp)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件804包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当电子设备800处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和/或后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。
154.音频组件805被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件805包括一个麦克风(mic)，当电子设备800处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器810或经由通信组件808发送。在一些实施例中，音频组件805还包括一个扬声器，用于输出音频信号。
155.i/o接口806为处理组件801和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘、点击轮、按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。
156.传感器组件807包括一个或多个传感器，用于为电子设备800提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件807可以检测到电子设备800的打开/关闭状态、组件的相对定位，例如所述组件为电子设备800的显示器和小键盘，传感器组件807还可以检测电子设备800或电子设备800的一个组件的位置改变，用户与电子设备800接触的存在或不存在，电子设备800方位或加速/减速和电子设备800的温度变化。传感器组件807可以包括接近传感器，被配置为在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件807还可以包括光传感器，如cmos或ccd图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件807还可以包括加速度传感器、陀螺仪传感器、磁传感器、压力传感器或温度传感器。
157.通信组件808被配置为便于电子设备800和其他设备之间有线或无线方式的通信。电子设备800可以接入基于通信标准的无线网络，如wifi、2g或3g，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件808经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信组件808还包括近场通信(nfc)模块，以促进短程通信。例如，在nfc模块可基于射频识别(rfid)技术、红外数据协会(irda)技术、超宽带(uwb)技术、蓝牙(bt)技术或其他技术来实现。
158.在示例性实施例中，电子设备800可以被一个或多个应用专用集成电路(asic)、数字信号处理器(dsp)、数字信号处理设备(dspd)、可编程逻辑器件(pld)、现场可编程门阵列(fpga)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现。
159.在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的非临时性计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器802，上述指令可由电子设备800的处理器810执行以完成上述方法。例如，所述非临时性计算机可读存储介质可以是rom、随机存取存储器(ram)、cd-rom、磁带、软盘和光数据存储设备等。
160.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本技术旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
161.应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。