利索能及
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专利号: 2020105171882
申请人: 厦门理工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-07
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种硬碳材料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:

步骤1):将橙皮水洗、切碎,置于水热反应釜中,加入适量水,在密封条件下水热反应一定时间,以回收橙皮中的橙皮苷,然后冷却、捣碎、过滤、清洗、冷冻干燥,通过冷冻干燥得到蓬松状态的碳前体;

步骤2):加热步骤1)得到的碳前体,在200-300℃进行预炭化处理;

步骤3):将预炭化后的碳前体在保护性气氛下进行高温热解处理;

步骤4):将步骤3)所得产物用酸溶液洗涤,再用清水冲洗至中性,然后干燥,得到所述硬碳材料。

2.根据权利要求1所述硬碳材料的制备方法,其特征在于:步骤1)中所述橙皮为脐橙、冰橙、甜橙、柑橘中的一种或几种橙类水果的果皮,优选为新鲜的橙皮。

3.根据权利要求1所述硬碳材料的制备方法,其特征在于:步骤1)所述水热反应在150~180℃下进行,反应时间为4~8小时。

4.根据权利要求1或3所述硬碳材料的制备方法,其特征在于:步骤1)所述冷冻干燥是在冷冻干燥机中进行,冷冻温度为-55℃以下,冷冻时间为24~36h,通过冷冻干燥使得橙皮中的网状组织得以保持形态,从而获得蓬松状态的碳前体。

5.根据权利要求1所述硬碳材料的制备方法,其特征在于:步骤2)所述预炭化在马弗炉中、空气气氛下进行,预炭化的温度为210~290℃,预炭化的时间为2~12小时。

6.根据权利要求1或5所述硬碳材料的制备方法,其特征在于:步骤3)中所述的高温热解温度为1000~1500℃,保温时间为1~5小时,升温速率为3~5℃/分钟;任选的,所述保护性气氛为高纯氮气或者氩气或者二者混合。

7.根据权利要求1所述硬碳材料的制备方法,其特征在于:步骤4)中所述酸溶液可以是盐酸、硝酸、硫酸、氢氟酸的水溶液中的任一种,浓度为0.1~1mol/L。

8.运用权利要求1-7任一项所述硬碳材料的制备方法,制备得到的硬碳材料,其特征在于:所述硬碳材料为颗粒大小均匀的黑色粉末,粒径范围为0.5~5μm,其中石墨化的无定型碳含量低于5wt%,短程有序的石墨含量高于95wt%,短程有序的石墨层间距为0.3-0.5nm。

9.一种钠离子电池负极材料,包括活性材料、导电剂和粘结剂,其特征在于:所述活性材料为权利要求8所述硬碳材料,所述钠离子电池负极材料可以直接涂装在集流片上形成电极。

10.根据权利要求9所述钠离子电池负极材料,其特征在于:所述钠离子电池负极材料在0.05A/g时的储钠比容量不低于290mAh/g,在2A/g时的储钠比容量最高达到90mAh/g,在

0.5A/g倍率下循环500次后的储钠比容量仍然保持在200mAh/g以上。