[发明专利]基于沥青的多孔硬碳负极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.基于沥青的多孔硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：

（1）将改性剂溶解于乙醇中，依次加入沥青粉末和造孔剂，经砂磨处理后加入交联剂混匀，得到纳米沥青浆料A；

（2）将纳米沥青浆料A在氮气气氛保护下进行喷雾干燥处理，得到硬碳前驱体粉体B；

（3）将硬碳前驱体粉体B先在氧气氛围下预氧化处理，然后在氮气氛围下高温碳化处理，自然降温并粉碎，得到硬碳材料C；

（4）将硬碳材料C置于强酸中进行氧化处理，经抽滤、洗涤、烘干，得到改性硬碳产物D；

（5）将改性硬碳产物D分散于去离子水中，滴加水合肼，搅拌后抽滤并烘干，得到多孔硬碳负极材料。

2.根据权利要求1所述的基于沥青的多孔硬碳负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中改性剂为酚醛树脂、聚乙烯吡咯烷酮、丙烯酸树脂和聚乙二醇中的任一种；造孔剂为氯化钠、碳酸钠、醋酸钠、氯化钾、碳酸钾、醋酸钾和氯化钙中的任一种；交联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、植酸、盐酸多巴胺、十六烷基三甲基溴化铵和邻苯二甲醛中的任一种。

3. 根据权利要求2所述的基于沥青的多孔硬碳负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中沥青为软化点200-300 ℃的高温的煤基沥青或石油沥青；沥青粉末的粒度D50为100-500 μm；沥青粉末砂磨后的粒度D50为200-500 nm。

4. 根据权利要求1所述的基于沥青的多孔硬碳负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中改性剂与乙醇的质量体积比为(2-10) g:100 mL；改性剂与沥青粉末的质量比为(0.2-1):1；造孔剂与沥青粉末的质量比为(0.1-0.3):1；交联剂与沥青粉末的质量比为(0.05-0.2):1；砂磨处理的时间为0.5-3 h、转速为1500-3000 r/min，使用的砂磨珠为氧化锆珠；氧化锆珠的粒度为0.1-0.5 mm。

5. 根据权利要求1所述的基于沥青的多孔硬碳负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中喷雾干燥处理的喷雾压力为0.2 Mpa、温度为180℃；硬碳前驱体粉体B的粒度D50为8-15 μm。

6. 根据权利要求1所述的基于沥青的多孔硬碳负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中预氧化处理的温度为300-400 ℃、升温速率为2-5 ℃/min、保温时间为1-3 h；高温碳化处理的温度为1200-1400 ℃、升温速率为2-10 ℃/min、保温时间2-4 h。

7. 根据权利要求1所述的基于沥青的多孔硬碳负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中强酸为浓硫酸或浓硝酸；氧化处理具体为以1g:(5-15) mL的质量体积比向硬碳材料C中加入强酸，然后搅拌0.5-4 h，再加入去离子水进行稀释；所述强酸与去离子水的体积比为1:(10-20)。

8. 根据权利要求1所述的基于沥青的多孔硬碳负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中改性硬碳产物D的质量为去离子水质量的10-50 %；水合肼与改性硬碳产物D的质量比为(0.1-0.5):1；水合肼处理的时间为10-30 min。

9.利用权利要求1-8任一项所述的方法制备的基于沥青的多孔硬碳负极材料。

10.权利要求9所述的基于沥青的多孔硬碳负极材料在制备钠离子电池中的应用。