[发明专利]一种氮掺杂多孔硬碳负极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种氮掺杂多孔硬碳负极材料，其特征在于：微观结构为蜂窝状和多孔结构，孔径分布在2-10nm，均匀分布在材料表面，比表面积5-15 m²/g，氮含量4-15%。

2.一种氮掺杂多孔硬碳负极材料的制备方法，其特征在于：

（1）将蚕茧去除内部蚕蛹，去离子水洗净后，对半剪开，备用；

（2）将300g的去离子水加热到60-80℃，加入100-200g的KCl，搅拌，配置得到80℃的KCl溶液，立马浸入准备好的蚕茧，然后KCl溶液停止加热，冷却至室温，保持浸泡时间24-36h；

（3）转入高压反应釜内，140-160℃，4-6h水热处理；

（4）取出蚕茧，通风橱静置30-45min，转入60℃真空干燥箱干燥；

（5）将干燥完成的蚕茧，置于管式炉，氩气气氛，700-1100℃煅烧3-5h；

（6）取得步骤5)产物，先用去离子水冲洗3遍，然后去离子水浸泡24-36h，过滤，60℃真空干燥；

（7）将步骤6)所得产物，研磨粉碎，加入3-5%沥青，混合30min；

（8）将混合物置于管式炉中，氩气气氛，800-1200℃煅烧2-4h，便得到最终产物。

3.根据权利要求2所述的氮掺杂多孔硬碳负极材料的制备方法，其特征在于：步骤1)中所述蚕茧为桑蚕茧、柞蚕茧、蓖麻蚕茧的一种。

4.根据权利要求2所述的氮掺杂多孔硬碳负极材料的制备方法，其特征在于：步骤2)中所述溶液为KCl、NaCl、KNO₃的一种，KCl溶液配置温度为60-80℃，加入蚕茧后停止加热。

5.根据权利要求2所述的氮掺杂多孔硬碳负极材料的制备方法，其特征在于：步骤3)中所述水热处理温度为140-160℃，时间为4-6h。

6.根据权利要求2所述的氮掺杂多孔硬碳负极材料的制备方法，其特征在于：步骤4)通风橱静置30-45min，真空干燥温度50-60℃，真空度-80—-95kPa。

7.根据权利要求2所述的氮掺杂多孔硬碳负极材料的制备方法，其特征在于：步骤5)中所述碳化设备为管式碳化炉、箱式碳化炉、辊道窑、推板窑中的一种，保护气氛为氩气、氦气的一种，煅烧温度700-1100℃，煅烧时间3-5h。

8.根据权利要求2所述的氮掺杂多孔硬碳负极材料的制备方法，其特征在于：步骤6)中所述产物需去离子水冲洗3遍，浸泡时间24-36h，过滤，真空干燥温度50-60℃，真空度-80--95kPa；步骤7)中所述粉碎设备为机械磨、气流磨或球磨中的一种，沥青比例为3-5%。

9.根据权利要求2所述的氮掺杂多孔硬碳负极材料的制备方法，其特征在于：步骤8)所述碳化设备为管式碳化炉、箱式碳化炉、辊道窑、推板窑中的一种，保护气氛为氩气、氦气的一种，煅烧温度800-1200℃，煅烧时间2-4h。

10.一种氮掺杂多孔硬碳负极材料的应用，其特征在于：将权利要求1所述的氮掺杂多孔硬碳负极材料应用在锂离子电池中。