[发明专利]硝酸和/或硝酸盐改性的碳基负极材料及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种硝酸和/或硝酸盐改性的碳基负极材料的制备方法，其特征在于，

将碳源前驱体和含硝酸根的物质按比例混合后，置于加热设备内，在惰性气氛下以0.1℃/min-30℃/min的升温速率升温至400℃-2800℃；所述含硝酸根的物质具体为硝酸和/或硝酸盐；

在400℃-2800℃下对所述碳源前驱体、含硝酸根的物质的混合物进行热处理，时间为0.5-48小时，使所述碳源前驱体碳化，即得到所述经过硝酸和/或硝酸盐改性的碳基负极材料；

其中，硝酸和/或硝酸盐及其分解产物用以在混合和/或碳化过程中与碳源前驱体发生化学交联相互作用，以及为碳源前驱体提供氧化性物质；

所述碳源前驱体包括：化石燃料、生物质、树脂、有机化学品中的任意一种或至少两种的组合；所述硝酸盐包括：硝酸、硝酸锂、硝酸钠、硝酸镁、硝酸钾、硝酸钙、硝酸钡、硝酸铁、硝酸铜中的任意一种或至少两种的组合；所述碳源前驱体与所述含硝酸根的物质的质量比为(9:1)-(1:9)。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

所述化石燃料包括：无烟煤、烟煤、沥青、煤焦油、石蜡、松香、中的一种或多种；

所述生物质包括：玉米秸秆、棉花、木质素、纤维素、葡萄糖中的一种或多种；

所述树脂包括：酚醛树脂、环氧树脂、聚酰胺树脂、聚酯树脂、松香中的一种或多种；

所述有机化学品包括：羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、柠檬酸钠、羟基磷酸钙、葡萄糖酸钙中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法中，所述升温速率为1℃/min-10℃/min；所述热处理的温度为600℃-2200℃；所述时间为0.5-10小时。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，形成所述惰性气氛的惰性气体具体包括：N₂、Ar、Ar-5％H₂、Ar-10％H₂、Ar-40％H₂中的任一种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在碳源前驱体与硝酸和/或硝酸盐混合之前或碳化之前，所述方法还包括：对所述碳源前驱体进行预处理；

所述预处理包括：预氧化、酸洗、碱洗、水洗、有机溶剂洗涤、包碳处理、预烧中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述碳源前驱体碳化之后，所述方法还包括：

对碳化后的产物进行酸洗、碱洗、水洗、二次煅烧、有机溶剂洗涤和/或包碳处理。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在400℃-2800℃下对所述碳源前驱体、含硝酸根的物质的混合物进行热处理，时间为0.5-48小时，使所述碳源前驱体碳化具体包括：

在400℃-2800℃下对所述碳源前驱体、含硝酸根的物质的混合物进行热处理，时间为0.5-48小时，并且在所述热处理过程中通入所述惰性气体和含碳氢化合物气体，使所述碳源前驱体碳化的同时进行表面包覆；所述含碳氢化合物气体包括甲烷、乙烷、甲苯、二甲苯、乙烯、乙炔、丙炔中的一种或多种，流量为0.5-200mL/min。

8.一种上述权利要求1-7任一所述的制备方法制备得到的硝酸和/或硝酸盐改性的碳基负极材料。

9.根据权利要求8所述的硝酸和/或硝酸盐改性的碳基负极材料，其特征在于，所述硝酸和/或硝酸盐改性的碳基负极材料用于二次电池的负极材料。

10.一种包括上述权利要求8所述的硝酸和/或硝酸盐改性的碳基负极材料的二次电池。