[发明专利]预钠化硬碳负极材料及其在钠离子二次电池上的应用

权利要求书

1.一种预钠化硬碳负极材料，其特征在于，所述预钠化硬碳负极材料为核壳结构，以软碳微粉为内核，包覆在所述软碳微粉表面的预钠化碳层、碳沉积层为壳；所述碳沉积层包覆在所述预钠化碳层表面；

所述预钠化碳层包含聚合物碳化层、碳化的纳米微晶纤维素以及钠元素；

所述聚合物碳化层包裹有碳化的纳米微晶纤维素以及钠元素。

2.根据权利要求1所述的预钠化硬碳负极材料，其特征在于，满足以下条件中的一种或多种：

所述内核的直径大小为0.02~5μm；

所述预钠化碳层的厚度为0.2~20μm；

所述碳沉积层的厚度为0.002~0.6μm；

所述预钠化硬碳负极材料的中值粒径D50为0.4~38μm；

所述预钠化硬碳负极材料的碳含量＞80wt%；

所述预钠化硬碳负极材料的钠含量为0.05~18wt%。

3.一种如权利要求1或2所述的预钠化硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、将软碳微粉、分散剂、水混合得到软碳微粉混合液，超声处理得到软碳微粉匀浆；

（2）、向软碳微粉匀浆加入氧化改性纳米微晶纤维素、预钠化剂，搅拌混合，均匀分散于软碳微粉中，加入聚合物，进行聚合物包覆，干燥得到混合固体；

（3）、将混合固体送至反应腔体中，惰性氛围下，加热碳化，得到预钠化碳层包覆软碳微粉的前驱体；

（4）、将步骤（3）中所述前驱体进行加热，通入气态碳气体，进行碳沉积形成碳沉积层，即得到所述预钠化硬碳负极材料。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述预钠化剂选自乙酸钠、甲酸钠、苯酚钠、苯基酸钠、对苯酚钠和苯磺酸钠中的至少一种。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述改性纳米微晶纤维素、预钠化剂、聚合物加入量分别为软碳微粉匀浆中软碳微粉的质量的0.5~150wt%、0.01~50wt%、50~500wt%。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述改性纳米微晶纤维素通过以下方法制备得到：

S1、将废弃纤维素原料破碎成＜0.5mm碎块，解离分散得到疏解纤维，与1~30wt%酸溶液混合，进行搅拌、酸水解，得到颗粒＜2μm的纳米微晶纤维素；

S2、将纳米微晶纤维素置于氧化剂溶液中，在40~90℃下搅拌反应，洗涤、干燥，得到氧化的纳米微晶纤维素，所述氧化改性纳米微晶纤维素。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述废弃纤维素原料选自棉、甘蔗、玉米秸秆、水稻秸秆、橡木、杉木、椰子皮、废纸壳中的一种或多种。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述氧化剂溶液中氧化剂选自硝酸、硫酸、过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠中的一种或多种。

9.一种负极片，其特征在于，包括权要求1或2中所述预钠化硬碳负极材料、权利要求3-8中任一所述的制备方法所得预钠化硬碳负极材料。

10.一种钠离子二次电池，其特征在于，包括权利要求9中所述的负极片。