本发明涉及，尤其涉及一种酚醛树脂/蔗糖基硬炭材料的制备方法及材料。
背景技术：
1、钠离子电池因其原料广泛，成本低廉，在未来的新能源汽车电池应用和储能领域拥有巨大的发展前景。传统的电极材料在钠离子电池的应用中动力学性能缓慢，且使用寿命短，安全性能低。因此，开发适合钠离子电池的负极材料是改善钠离子电池性能的重要途径之一。
2、目前，钠离子电池负极材料的研究主要有炭基材料、合金类材料、过渡金属氧化物及有机化合物等。其中，炭基材料因储钠平台高，容量高，循环寿命长，价格低廉，体积膨胀小等优点备受青睐。传统电极炭材料有适当的层间距，结构稳定，属于环境友好型材料。硬炭前驱体来源丰富，包括树脂类、高分子聚合物、工艺废料、生物质等，硬炭作为钠离子电池负极材料具有较高的低压平台容量，是钠离子电池最有发展前景的负极材料之一。酚醛树脂和蔗糖作为硬炭前驱体，其优点是性质稳定，价格相对低廉，且炭产率高。但是单一的酚醛树脂或者是蔗糖的热解炭在作为电极材料时，首次库伦效率低、容量低且容量衰减很快，无法实行产业化。因此，需要改进材料的合成方法。诸多研究者对酚醛树脂和蔗糖基硬炭材料进行了研究，一方面对炭材料进行金属掺杂，提高其电化学反应的活性位点，从而提升材料的电化学性能。另一方面，改善炭化工艺，优化炭化温度，从而提升炭材料的结构稳定性，以达到提升其作为钠离子电池负极材料的电化学性能的目的。但是，筛选合适的硬炭前驱体和优化炭化温度依然是一个巨大的挑战。
3、因此，如何开发一种高效的硬炭钠离子电池负极材料的合成方法，既发挥酚醛树脂和蔗糖炭产率高的优点，又保证其具有较高的可逆容量和容量保持率，成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，为了克服现有技术的不足，本发明旨在提供一种酚醛树脂/蔗糖基硬炭材料的制备方法及材料。
2、根据本发明的第一方面，提供一种酚醛树脂/蔗糖基硬炭材料的制备方法，该方法包括：
3、步骤一、制备酚醛树脂/蔗糖基硬炭前驱体溶液
4、按配比采用酚醛树脂和n,n-二甲基甲酰胺配制溶液a，按配比采用蔗糖、六亚甲基四胺和去离子水配制溶液b，按配比将溶液b加入溶液a中配制酚醛树脂/蔗糖基硬炭前驱体溶液；
5、步骤二、制备酚醛树脂/蔗糖基硬炭前驱体
6、将配制的酚醛树脂/蔗糖基硬炭前驱体溶液置于反应釜中进行溶剂热反应，对溶剂热反应产物进行清洗和干燥，制得酚醛树脂/蔗糖基硬炭前驱体；
7、步骤三、制备酚醛树脂/蔗糖基硬炭材料
8、对制得的酚醛树脂/蔗糖基硬炭前驱体进行研磨处理，对研磨处理产物进行预氧化处理，对预氧化处理的产物进行炭化处理，制得酚醛树脂/蔗糖基硬炭材料。
9、优选地，本发明的酚醛树脂/蔗糖基硬炭材料的制备方法，步骤一中，按配比采用酚醛树脂和n,n-二甲基甲酰胺配制溶液a，包括：以酚醛树脂为溶质，以n,n-二甲基甲酰胺为溶剂，配制溶液a，其中，每4.5g的酚醛树脂与36ml的n,n-二甲基甲酰胺相配比。
10、优选地，本发明的酚醛树脂/蔗糖基硬炭材料的制备方法，步骤一中，按配比采用蔗糖、六亚甲基四胺和去离子水配制溶液b，包括：以蔗糖和六亚甲基四胺为溶质，以去离子水为溶剂，配制溶液b，其中，每4.5g的蔗糖与0.09-0.9g六亚甲基四胺以及36ml的去离子水相配比。
11、优选地，本发明的酚醛树脂/蔗糖基硬炭料的制备方法，步骤一中，按配比将溶液b加入溶液a中配制酚醛树脂/蔗糖基硬炭前驱体溶液，包括：按体积比1:1将溶液b加入溶液a中室温搅拌1h，在将溶液b加入溶液a中前，分别在室温下对溶液b和溶液a搅拌0.5h。
12、优选地，本发明的酚醛树脂/蔗糖基硬炭材料的制备方法，步骤二中，溶剂热反应的温度为180-200℃，溶剂热反应的时间为8-12h。
13、优选地，本发明的酚醛树脂/蔗糖基硬炭材料的制备方法，步骤二中，对溶剂热反应产物进行清洗和干燥，包括：采用无水乙醇对溶剂热反应物进行清洗，将经过清洗的溶剂热反应物在100℃温度下干燥12h。
14、优选地，本发明的酚醛树脂/蔗糖基硬炭材料的制备方法，对制得的酚醛树脂/蔗糖基硬炭前驱体进行研磨处理，包括：将制得的酚醛树脂/蔗糖基硬炭前驱体研磨为平均粒径小于100nm的粉体。
15、优选地，本发明的酚醛树脂/蔗糖基硬炭材料的制备方法，步骤三中，对研磨处理产物进行预氧化处理，包括：在空气气氛中以5℃/min的升温速率将研磨处理产物加热至150-250℃，保温10-12h后自然冷却至室温。
16、优选地，本发明的酚醛树脂/蔗糖基硬炭材料的制备方法，步骤三中，对预氧化处理的产物进行炭化处理，包括：在氩气气氛中以5℃/min的升温速率将预氧化处理的产物加热至900℃，保温4h后自然冷却至室温。
17、根据本发明的第二方面，提供一种酚醛树脂/蔗糖基硬炭材料，该酚醛树脂/蔗糖基硬炭材料根据上述的方法制得。
18、本发明酚醛树脂/蔗糖基硬炭材料的制备方法及材料，具有以下有益技术效果：
19、1.利用蔗糖和酚醛树脂自身丰富的官能团，在溶剂热反应过程中，使酚醛树脂的分子结构发生改变并与蔗糖发生交联反应，得到酚醛树脂/蔗糖基硬炭前驱体，在保证炭产率的同时，提升材料的结构稳定性，从而提升其作为钠离子电池负极材料的储钠性能；
20、2.通过预氧化处理，使材料形成初步稳定的结构，并产生大量有利缺陷，有助于下一步的炭化处理，大幅度降低后期的炭化处理温度，显著减少材料制备过程中的能耗；
21、3.通过炭化处理，减少材料内部的残余内应力，使材料内部结构在高温的作用下呈现具有合适层间距且由相互堆叠的纳米球构成的形貌结构，增强了材料的结构均匀性和稳定性，提升其作为钠离子电池负极材料的储钠性能；
22、4.本发明制备的酚醛树脂/蔗糖基硬炭材料，由大小均匀、平均直径小于50nm的纳米球相互堆叠构成，纳米球堆叠的结构有利于分散其作为钠离子电池负极材料时在充放电过程中产生的内应力，减小体积膨胀，提高钠离子电池的容量保持率。材料的平均层间距经计算为有利于钠离子的嵌入和脱出，提升钠离子的传输速率，在作为钠离子电池负极材料时，其首圈充电比容量可达359.24mah/g，放电比容量可达464.91mah/g，首次库伦效率可达77.4％，表现出优异的电化学性能；
23、5.本发明制备方法的工艺简单高效，工艺能耗低，可以广泛应用于钠离子电池的负极材料制备，有利于大规模化工业化生产。
1.一种酚醛树脂/蔗糖基硬炭材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的酚醛树脂/蔗糖基硬炭材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，按配比采用酚醛树脂和n,n-二甲基甲酰胺配制溶液a，包括：以酚醛树脂为溶质，以n,n-二甲基甲酰胺为溶剂，配制溶液a，其中，每4.5g的酚醛树脂与36ml的n,n-二甲基甲酰胺相配比。
3.根据权利要求1所述的酚醛树脂/蔗糖基硬炭材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，按配比采用蔗糖、六亚甲基四胺和去离子水配制溶液b，包括：以蔗糖和六亚甲基四胺为溶质，以去离子水为溶剂，配制溶液b，其中，每4.5g的蔗糖与0.09-0.9g的六亚甲基四胺以及36ml的去离子水相配比。
4.根据权利要求1所述的酚醛树脂/蔗糖基硬炭材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，按配比将溶液b加入溶液a中配制酚醛树脂/蔗糖基硬炭前驱体溶液，包括：按体积比1:1将溶液b加入溶液a中室温搅拌1h，在将溶液b加入溶液a中前，分别在室温下对溶液b和溶液a搅拌0.5h。
5.根据权利要求1所述的酚醛树脂/蔗糖基硬炭材料的制备方法，其特征在于，步骤二中，溶剂热反应的温度为180-200℃，溶剂热反应的时间为8-12h。
6.根据权利要求1所述的酚醛树脂/蔗糖基硬炭材料的制备方法，其特征在于，步骤二中，对溶剂热反应产物进行清洗和干燥，包括：采用无水乙醇对溶剂热反应物进行清洗，将经过清洗的溶剂热反应物在100℃温度下干燥12h。
7.根据权利要求1所述的酚醛树脂/蔗糖基硬炭材料的制备方法，其特征在于，对制得的酚醛树脂/蔗糖基硬炭前驱体进行研磨处理，包括：将制得的酚醛树脂/蔗糖基硬炭前驱体研磨为平均粒径小于100nm的粉体。
8.根据权利要求1所述的酚醛树脂/蔗糖基硬炭材料的制备方法，其特征在于，步骤三中，对研磨处理产物进行预氧化处理，包括：在空气气氛中以5℃/min的升温速率将研磨处理产物加热至150-250℃，保温10-12h后自然冷却至室温。
9.根据权利要求1所述的酚醛树脂/蔗糖基硬炭材料的制备方法，其特征在于，步骤三中，对预氧化处理的产物进行炭化处理，包括：在氩气气氛中以5℃/min的升温速率将预氧化处理的产物加热至900℃，保温4h后自然冷却至室温。
10.一种酚醛树脂/蔗糖基硬炭材料，其特征在于，所述酚醛树脂/蔗糖基硬炭材料根据权利要求1至9任一所述的方法制得。
