[发明专利]无定形碳材料及其制备方法、钠离子电池负极和钠离子电池

说明书

本发明涉及材料技术领域，具体公开了一种无定形碳材料及其制备方法、钠离子电池负极和钠离子电池，该无定形碳材料通过粉末XRD谱分析获得的层间距d₀₀₂、La、Lc和H/W满足如下关系：100×Lc×La/d₀₀₂的数值1500，H/W700；制备该材料的方法包括：将原煤进行纯化处理，得到洁净煤，使所述洁净煤的灰分5％；再进行碳化，得到无定形碳材料。相对于现有技术，本发明的上述方法具有原料广泛、易得、廉价，制备方法简单，产品一致性好，可操作性强，成本低的优点。本发明通过上述方法得到的无定形碳材料，具有层间距大，适合用于钠离子电池，该无定形碳材料作为电池负极应用于钠离子电池时，该钠离子电池具有容量高、首效高的优点。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种无定形碳材料及其制备方法、钠离子电池负极和钠离子电池。

背景技术

在现代能源结构中，可再生能源的比例越来越高，要利用好这些可再生能源就需要大力发展储能技术。二次电池储能发展很快，其中的钠离子电池由于钠储量丰富，分布范围广，非常有经济优势。石墨由于层间距小，不适合用于钠离子的脱嵌。因此，开发适用于钠离子电池的层间距大、低成本的无定形碳材料成为必然。无定形碳不仅适用于二次电池，还常用于作为机械部件材料、导热材料等方面。

目前，制备大层间距碳材料的常用物质为生物质、树脂类，但这类碳材料成本高，生产工艺复杂，稳定性差。

CN105185997A公开了一种钠离子二次电池负极材料及其制备方法和用途。该材料为非晶碳碳材料，利用煤炭为主要原料进行高温裂解得到：以煤炭和硬碳前驱体为原料，加入溶剂后机械混合，干燥，然后在惰性气氛下经交联、固化、裂解制备而成。

CN102701184A公开了一种钠离子电池碳负极材料,由芳香族有机物热解制得，热解条件为在惰性气氛中，600-1600℃下碳化2-24h。其中芳香族有机物为聚苯、酚醛、糠醛、聚萘、聚蒽、沥青及它们的衍生物，但不限于此。热解碳材料的层间距大于0.35nm，适合钠离子脱嵌。该材料d₀₀₂大于0.35nm。

CN105914371A公开一种酚醛树脂基硬碳微球，其制备方法及含有该微球的负极材料。该酚醛树脂基硬碳微球为球形，d₀₀₂为0.375-0.380nm，比表面积为70-350m²/g，孔体积为0.08-0.18cm³/g。该酚醛树脂基硬碳微球材料具有低的比表面积和结构稳定性，大的层间距和丰富的孔结构，能应用于钠离子电池或钠离子电池负极材料，使得电池具有高的容量和稳定的循环性能。

发明内容

本发明的目的是为了开发一种层间距大、成本低、制备方法简单、可操作性强的无定形碳材料，提供一种无定形碳材料及其制备方法、钠离子电池负极和钠离子电池，该无定形碳材料具有适用于钠离子电池的结构，该制备方法具有原料简单易得、方法简单、稳定性好的优点，该钠离子电池具有容量高、首效高的优点。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种无定形碳材料，该无定形碳材料通过粉末XRD谱分析获得的层间距d₀₀₂、La、Lc和H/W满足如下关系：100×Lc×La/d₀₀₂的数值1500，H/W700。

本发明第二方面提供一种制备无定形碳材料的方法，包括：将洁净煤进行碳化，得到无定形碳材料；其中，所述洁净煤的挥发分为10-50wt％，所述洁净煤的粘结指数50，所述洁净煤的灰分10wt％。

本发明第三方面提供一种根据所述的方法制备得到的无定形碳材料。

本发明第四方面提供一种钠离子电池负极，所述钠离子电池负极含有所述的无定形碳材料。

本发明第五方面提供一种钠离子电池，所述钠离子电池包含所述的钠离子电池负极。