本發明涉及鈉離子電池負極材料，尤其涉及一種預鈉化鈉離子電池負極材料及其制備方法和應用。

背景技術：

1、鈉離子電池是一種二次電池，鈉和鋰同屬于堿金屬主族，擁有與鋰相似的理化性質。相對于鋰離子電池，鈉離子電池的優勢如下：鈉資源豐富、成本低、高能量密度、溫度容忍性好。

2、鈉離子電池的工作原理與鋰離子電池工作原理相似，主要是依靠鈉離子在正負極之間移動來工作的。同樣，在首次充放電過程中sei膜的形成、副反應的發生等都會對電池體系內的鈉離子進行消耗，導致首效的降低。

3、目前提高首效最常見的方法分別有降低灰分、降低比表面積。降低灰分，可以降低副反應的發生，減少鈉離子的損耗；降低比表面積，減少電解液與電極表面的接觸面積，降低固體電解質界面(solid?electrolyte?interface，sei)膜的形成面積，減少鈉離子的消耗，同時，比表面積的降低可以減少鈉離子進入較小孔隙結構而無法脫出的現象。降低灰分和降低比表面積雖然對首效有一定程度的改善，但是對于sei膜的形成所消耗的鈉離子，這兩種方法都無法從根本上解決，并且灰分的降低與比表面積的降低受限于材料本身，而且降低灰分目前常用的方法是酸洗，酸洗工藝的增加，會急劇增加材料的成本，不利于發揮鈉電池低制造成本的優勢。

技術實現思路

1、本發明的目的是針對現有技術所存在的缺陷，提供一種預鈉化鈉離子電池負極材料及其制備方法和應用，該制備方法中的高溫活化過程使得碳前驅體可形成孔隙結構，同時在孔隙內生成活性較高的na2o或na；化學氣相沉積對孔隙結構進行閉孔處理，保護孔隙內的高活性na2o或na，達到預鈉效果，同時降低比表面積，減少sei膜的生成，改善了材料的首效問題。

2、為實現上述目的，第一方面，本發明提供了一種預鈉化鈉離子電池負極材料的制備方法，所述制備方法包括：

3、將碳前驅體與氫氧化鈉按照一定的質量比混合并研磨，得到混合粉末；

4、在惰性氣氛下，將所述混合粉末置于回轉爐中進行活化處理，以使所述氫氧化鈉分解并被所述碳前驅體中的碳還原，同時，對所述碳前驅體進行刻蝕，使得碳前驅體形成孔隙結構，得到預鈉多孔碳材料；

5、在所述回轉爐中，通過化學氣相沉積對所述預鈉多孔碳材料進行包覆，得到預鈉化鈉離子電池負極材料。

6、優選的，所述碳前驅體與氫氧化鈉的質量比為1:10-5:1。

7、優選的，所述活化處理的溫度為500℃-1200℃，活化處理的時間為1小時-12小時。

8、優選的，所述碳前驅體包括核桃殼、椰子皮、堅果殼、海帶、柚子皮、蓮藕、蛋殼膜、軟木塞、椰殼、秸稈、淀粉、可再生棉、聚苯胺、木質素、纖維素、半纖維素、蜂窩煤、殼聚糖、瀝青、酚醛樹脂、葡萄糖、葡萄糖酸鎂、聚乙烯吡咯烷酮、氧化石墨烯、石墨烯、木糖、環氧樹脂、石油焦或上述物質高溫處理之后的產物中的一種或多種；其中，所述高溫處理的溫度為800℃-1800℃。

9、優選的，所述化學氣相沉積的氣體包括碳源氣體和保護氣體；其中，碳源氣體和保護氣體的體積比為1:5-5:1。

10、優選的，所述碳源氣體為甲烷、乙炔、乙烯、丙烯或一氧化碳中的一種或多種；所述保護氣為氮氣、氦氣或氬氣中的一種或多種。

11、優選的，所述化學氣相沉積的條件為：沉積溫度500℃-900℃，沉積時間0.5小時-12小時。

12、第二方面，本發明提供了一種預鈉化鈉離子電池負極材料，其特征在于，所述預鈉化鈉離子電池負極材料由上述第一方面任一所述的制備方法制備而成。

13、第三方面，本發明提供了一種負極極片，所述負極極片包括上述第二方面所述的預鈉化鈉離子電池負極材料。

14、第四方面，本發明提供了一種鈉離子電池，所述鈉離子電池包括上述第三方面所述的負極極片。

15、本發明實施例提供的預鈉化鈉離子電池負極材料的制備方法，該制備方法通過混合研磨、高溫活化、化學氣相沉積等過程，達到了對碳基負極進行預鈉化的效果，其中，高溫活化和化學氣相沉積均在回轉爐中進行，實現了制備工藝的連續性，減少了工藝間轉化的復雜程度，有利于規模化生產。活化過程使得碳前驅體可形成孔隙結構，借助氫氧化鈉活化過程中的副產物，在孔隙內生成活性較高的na2o或na，對負極材料進行預鈉化處理。這樣可以補充鈉離子，增加電池體系內的含鈉量，減少對電解液的消耗，彌補固體電解質界面膜的形成過程對鈉離子的消耗。通過化學氣相沉積對孔隙結構進行閉孔處理，保護孔隙內的高活性na2o或na，增強了預鈉效果，同時降低比表面積，減少sei膜的生成，改善了材料的首效問題。

技術特征：

1.一種預鈉化鈉離子電池負極材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述碳前驅體與氫氧化鈉的質量比為1:10-5:1。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述活化處理的溫度為500℃-1200℃，活化處理的時間為1小時-12小時。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述碳前驅體包括核桃殼、椰子皮、堅果殼、海帶、柚子皮、蓮藕、蛋殼膜、軟木塞、椰殼、秸稈、淀粉、可再生棉、聚苯胺、木質素、纖維素、半纖維素、蜂窩煤、殼聚糖、瀝青、酚醛樹脂、葡萄糖、葡萄糖酸鎂、聚乙烯吡咯烷酮、氧化石墨烯、石墨烯、木糖、環氧樹脂、石油焦或上述物質高溫處理之后的產物中的一種或多種；其中，所述高溫處理的溫度為800℃-1800℃。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述化學氣相沉積的氣體包括碳源氣體和保護氣體；其中，碳源氣體和保護氣體的體積為1:5-5:1。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述碳源氣體為甲烷、乙炔、乙烯、丙烯或一氧化碳中的一種或多種；所述保護氣為氮氣、氦氣或氬氣中的一種或多種。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述化學氣相沉積的條件為：沉積溫度500℃-900℃，沉積時間0.5小時-12小時。

8.一種預鈉化鈉離子電池負極材料，其特征在于，所述預鈉化鈉離子電池負極材料由上述權利要求1-7任一所述的制備方法制備而成。

9.一種負極極片，其特征在于，所述負極極片包括權利要求8所述的預鈉化鈉離子電池負極材料。

10.一種鈉離子電池，其特征在于，所述鈉離子電池包括權利要求9所述的負極極片。

技術總結
本發明實施例涉及一種預鈉化鈉離子電池負極材料及其制備方法和應用，該制備方法包括：將碳前驅體與氫氧化鈉按照一定的質量比混合并研磨，得到混合粉末；在惰性氣氛下，將混合粉末置于回轉爐中進行活化處理，以使氫氧化鈉分解并被碳前驅體中的碳還原，同時，對碳前驅體進行刻蝕，使得碳前驅體形成孔隙結構，得到預鈉多孔碳材料；在回轉爐中，通過化學氣相沉積對預鈉多孔碳材料進行包覆，得到預鈉化鈉離子電池負極材料。

技術研發人員：李鑫,楊偉,朱瑞金,劉柏男,陸浩,羅飛
受保護的技術使用者：溧陽天目先導電池材料科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28