一种生物质基硬碳材料、其制备方法和锂离子电池与流程

技术特征：
1.一种生物质基硬碳材料制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将生物质碳和混酸溶液混合，并进行热处理，得到生物质基硬碳材料；所述混酸溶液包括盐酸、硫酸、硝酸和磷酸中的至少两种的组合。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混酸溶液的浓度为1～14mol/l；优选地，所述混酸溶液为盐酸、硫酸、硝酸和磷酸中的任意两种或任意三种的组合；优选地，所述混酸溶液为两种酸的组合，所述两种酸中一种为硝酸或硫酸，另一种为盐酸或磷酸；优选地，所述生物质碳和混酸溶液的质量比为1:(9～11)；优选地，所述生物质碳包括蚕豆壳、水葫芦茎和向日葵根中的任意一种或至少两种的组合。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述混合的温度为45～55℃；优选地，所述混合的时间为4～6h；优选地，所述混合后、热处理前，还包括抽滤和干燥的步骤。4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述热处理包括升温阶段、恒温阶段和降温阶段；优选地，所述恒温阶段的温度为800～1000℃；优选地，所述恒温阶段的时间为4～12h。5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述热处理的气氛中的气体包括混合气体和/或单一气体；优选地，所述混合气体包括氮气、氨气、氢气和氩气中的至少两种的组合；优选地，所述单一气体包括氮气、氦气或氩气；优选地，所述升温阶段和所述降温阶段的气氛中的气体为单一气体，所述恒温阶段的气氛中的气体为混合气体。6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述热处理后还包括酸洗的步骤；优选地，所述酸洗的溶液包括盐酸、硫酸和磷酸中的任意一种或至少两种的组合。7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：(1)将生物质碳和浓度为1～14mol/l混酸溶液在45～55℃混合4～6h，抽滤后干燥，混酸溶液包括盐酸、硫酸、硝酸和磷酸中的至少两种的组合；(2)将步骤(1)所述干燥后得到的产物在单一气体下进行升温，升温至800～1000℃后，在混合气体下恒温4～12h，再切换回单一气体进行降温，得到碳化产物；所述混合气体包括氮气、氨气、氢气和氩气中的至少两种的组合，所述单一气体包括氮气、氦气或氩气；(3)将步骤(2)所述碳化产物进行酸洗，洗涤并烘干后，得到生物质基硬碳材料。8.一种生物质基硬碳材料，其特征在于，所述生物质基硬碳材料采用根据权利要求1-7任一项所述的制备方法制备得到。9.根据权利要求8所述的生物质基硬碳材料，其特征在于，所述生物质基硬碳材料掺杂有n、p和s中的任意一种或至少两种的组合。10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的负极中包括根据权利要求8或9所
述的生物质基硬碳材料。

技术总结
本发明提供了一种生物质基硬碳材料、其制备方法和锂离子电池，所述制备方法包括：将生物质碳和混酸溶液混合，并进行热处理，得到生物质基硬碳材料；所述混酸溶液包括盐酸、硫酸、硝酸和磷酸中的至少两种的组合。本发明通过采用混酸对生物质碳进行预先处理，并进行热处理，在生物质碳保持原有碳骨架的情况下，进一步增大材料的比表面积，为钠离子在生物质基硬碳材料上的嵌入/脱出反应提供更多的活性位点，从而提升材料在钠离子电池中的倍率性能。从而提升材料在钠离子电池中的倍率性能。从而提升材料在钠离子电池中的倍率性能。


技术研发人员：高强强 谢英朋 冀亚娟
受保护的技术使用者：惠州亿纬锂能股份有限公司
技术研发日：2022.09.13
技术公布日：2022/11/11