电池负极材料及其制备方法、充电电池和电子设备与流程

技术特征：
1.一种电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括：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；加热所述聚吡咯前驱体得到氮掺杂碳材料；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。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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：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，所述模板试剂为十六烷基三甲基溴化铵ctab的纳米纤维试剂；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。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述洗涤并烘干所述聚吡咯沉淀物，包括：用盐酸溶液和去离子水洗涤所述聚吡咯沉淀物；烘干所述洗涤后的所述聚吡咯沉淀物。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，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：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；在大于8小时后得到所述纳米纤维结构的聚吡咯沉淀物。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加热所述聚吡咯前驱体得到氮掺杂碳材料，包括：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。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，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：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；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。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，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：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；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。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，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：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；在所述550摄氏度至800摄氏度的温度下反应0.2至1小时。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将ctab溶解于冰浴环境下的盐酸溶液；在所述溶解有ctab的盐酸溶液中加入过硫酸铵aps，得到混合液；搅拌并冷却所述混合液，得到所述模板试剂。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，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。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，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。12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述搅拌并冷却所述混合液，得到所述模板试剂：包括：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。13.一种电池负极材料，其特征在于，包括：纳米纤维结构的硬碳；所述硬碳中含有氮元素掺杂。14.根据权利要求13所述的电池负极材料，其特征在于，所述硬碳的纤维上具有孔洞；所述孔洞，用于容置导电离子。15.根据权利要求13或14所述的电池负极材料，其特征在于，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。16.根据权利要求13所述的电池负极材料，其特征在于，所述电池负极材料为钠离子电池的负极材料；所述电池负极材料由权利要求1至12任一所述的方法制备得到。17.一种充电电池，其特征在于，包括电池正极、电池负极和隔膜；所述充电电池的正极材料为钠和过渡金属的化合物；所述充电电池的负极材料为权利要求1至12任一所述的方法制备得到的电池负极材料。18.一种电子设备，其特征在于，包括：处理组件，存储器和电源组件；所述电源组件的电池负极采用权利要求1至12任一所述的方法制备得到的电池负极材料。

技术总结
本公开是关于一种电池负极材料及其制备方法、充电电池和电子设备。其中，电池负极材料的制备方法包括：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；加热所述聚吡咯前驱体得到氮掺杂碳材料；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。通过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。该电池负极材料有利于电池中钠离子的快速传输，具有较高的倍率性能。较高的倍率性能。较高的倍率性能。


技术研发人员：李光胤
受保护的技术使用者：北京小米移动软件有限公司
技术研发日：2020.04.22
技术公布日：2021/10/22