[发明专利]一种高首效硬碳负极材料及其制备方法、钠离子电池

权利要求书

1.一种钠离子电池，其特征在于，其负极包含高首效硬碳负极材料，所述高首效硬碳负极材料包括：

硬碳材料；

第一层，为第一碳膜层，所述第一碳膜层基本上包覆所述硬碳材料的外表面；

第二层，为预锂化层，所述预锂化层基本上包覆所述第一碳膜层的外表面；

第三层，为第二碳膜层，所述第二碳膜层基本上包覆所述预锂化层的外表面；

任一所述基本上包覆意味着包覆95%以上的外表面。

2.一种钠离子电池，其特征在于，其负极包含高首效硬碳负极材料，所述高首效硬碳负极材料的制备方法包括以下步骤：

（1）将硬碳材料的外表面上形成一层有机粘结剂，热处理该有机粘结剂一段时间，使有机粘结剂足以转化为碳，得到第一碳膜层包覆材料；

（2）在所述第一碳膜层包覆材料的外表面上形成一层预锂化材料，得到预锂化层包覆材料；

（3）形成包含碳前驱体和有机溶剂的混合物，在所述预锂化层包覆材料的外表面上形成一层该混合物，除去上述混合物中的有机溶剂，从而形成膜，热处理该膜一段时间，使其中的碳前驱体转化为碳，即得第二碳膜层包覆材料；

上述步骤（1）中，所述硬碳材料与所述有机粘结剂的用量比为1：0.05-0.25；

上述步骤（3）中，所述碳前驱体选自9,10-二溴蒽、10,10’-二溴-9,9’-联二蒽、6,11-二溴-1,2,3,4-四苯三亚苯中的一种或几种；

上述步骤（3）中，通过将预锂化层包覆材料加入所述混合物中搅拌混合，以在所述预锂化层包覆材料的外表面上形成一层该混合物；所述碳前驱体与所述有机溶剂的质量比为1：0.5-10；所述预锂化层包覆材料与所述混合物的质量比为1：0.001-0.05。

3.根据权利要求2所述的钠离子电池，其特征在于，上述步骤（1）中，所述有机粘结剂是可以生成碳的物质，选自煤沥青、石油沥青、聚乙烯醇、环氧树脂、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、葡萄糖、蔗糖、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种。

4.根据权利要求2或3所述的钠离子电池，其特征在于，上述步骤（1）中，通过将硬碳材料与有机粘结剂在包覆釜内进行混合包覆，以在硬碳材料的外表面上形成一层有机粘结剂；

和/或，上述步骤（1）中，所述热处理为在保护气氛下热处理，温度为800-1400℃，时间为8-12h。

5.根据权利要求4所述的钠离子电池，其特征在于，所述混合包覆的温度为250-350℃，时间为3-5h，搅拌速度为10-30r/min。

6.根据权利要求4所述的钠离子电池，其特征在于，所述热处理的时间为10-12h。

7.根据权利要求2或3所述的钠离子电池，其特征在于，上述步骤（2）中，经由物理气相沉积工艺在所述第一碳膜层包覆材料的外表面上形成一层预锂化材料，所述物理气相沉积工艺采用真空蒸镀法，温度为1000-2000℃，时间为30min-120min，预锂化层厚度为10-100nm，所述预锂化材料选自硫化锂、氢氧化锂、碳酸锂、氟化锂中的一种或几种。

8.根据权利要求7所述的钠离子电池，其特征在于，所述预锂化材料为质量比1:0.8-1.2的硫化锂、碳酸锂。

9.根据权利要求2所述的钠离子电池，其特征在于，所述搅拌混合的转速为200-500r/min，搅拌时间为30-60min。

10.根据权利要求2或3所述的钠离子电池，其特征在于，上述步骤（3）中，通过真空干燥除去上述混合物中的有机溶剂，所述真空干燥的温度为80-150℃，绝对压强为0.01-0.1kPa；

和/或，上述步骤（3）中，所述热处理为在保护气氛下热处理，温度为400-600℃，时间为3-5h。