1.本發明涉及鈉離子電池技術領域，尤其涉及一種硬碳材料及其制備方法和在鈉離子電池中的應用。
背景技術：
2.電化學儲能技術的發展在現代社會受到廣泛關注。電動汽車以及大規模儲能技術的發展使得人們對儲能器件提出了更高的要求。鈉離子電池具有更快的充電速度，即使在低溫時也可以保持相對穩定的容量表現。而且鈉在地球上具有極高的儲量，價格低廉，更有利于降低成本，實現工業化生產，具有廣闊的應用空間。當下鈉離子電池負極材料的發展正在制約著鈉離子電池的廣泛應用。而其中硬碳材料作為最有可能使得鈉離子電池得以商業化推廣的材料得到了廣泛的關注。硬碳在微觀中呈現出一種不規則的無定型結構，由許多單層的石墨烯片無序堆疊而成，因此可以形成較多的帶有缺陷和空隙的無序區域，能夠實現較高的可逆容量，是鈉離子電池首選的負極材料。但是這種無序結構會導致較低的電導率和較大的體積變化，從而影響負極材料的首次庫倫效率以及可逆容量，且硬碳材料中的缺陷也會導致不可逆吸附，從而影響負極材料的容量損失。
3.目前，針對提高硬碳首次庫倫效率與儲鈉容量低的問題，研究人員通過碳包覆、納米結構的重新設計以及雜元素摻雜的方法改進且已經取得了一定的效果，但是上述方法普遍存在制備工藝復雜、制備步驟繁瑣的問題。目前應用更多的制備硬碳材料的方法是采用二次碳化法，即在管式爐中低溫預碳化之后，再升溫至800～1400℃，保溫數小時進行高溫碳化，但該二次碳化法制備的硬碳材料石墨化程度低，難以顯著提升鈉離子電池的電化學性能。
技術實現要素：
4.本發明的目的在于提供一種硬碳材料及其制備方法和在鈉離子電池中的應用，所制備的硬碳材料區域石墨化程度高、局部層間距大，能顯著提高鈉離子電池的電化學性能。
5.為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：
6.本發明提供了一種硬碳材料的制備方法，包括以下步驟：
7.將有機碳源與過渡金屬鹽溶液復合，進行水熱處理，得到預碳化前體；所述有機碳源的粒徑為80～100μm；
8.將所述預碳化前體進行閃燒，得到硬碳材料。
9.優選的，所述有機碳源包括均質生物質材料和/或復合生物質材料。
10.優選的，所述均質生物質材料包括纖維素、木質素、半纖維素、淀粉、蛋白質、木聚糖、甲殼素、殼聚糖、黃原膠和聚羥基烷酸酯中的一種或幾種；所述復合生物質材料包括木材、秸稈、樹皮和毛發中的一種或幾種。
11.優選的，所
聲明：
“硬碳材料及其制備方法和在鈉離子電池中的應用” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：中國石油大學（華東）
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2025年07月09日 ~ 11日 
