一种由碳点修饰的无定型碳材料及其制备方法和应用

1.本发明属于无定型碳材料制备技术领域，涉及一种由碳点修饰的无定型碳材料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.近几十年来，全世界都在寻求绿色清洁能源以取代化石能源的方法。随着锂离子电池技术的逐渐成熟和钠离子电池、太阳能电池等新型能源的发展，能源结构转型步入加速阶段。锂离子电池已经在生活中广泛应用，几乎代替了传统的铅酸电池和其它一次性电池。但锂资源在地球上含量低且分布不均，随着锂电电动汽车技术的成熟，锂价格开始飙升，此外，地球锂含量也远远达不到代替完全汽油车的需求，钠离子电池的发展是必然的。
3.钠离子电池同锂离子电池一样，有着相似的储钠原理，即离子在正负极之间的移动从而实现充放电。目前研究的负极材料主要包括合金、金属化合物、碳、有机类、聚阴离子等。但最有可能面向产业化的依然是成本低廉，性能稳定的碳材料。目前碳材料主要来自于生物质碳，难以实现大规模制备。而对于产量丰富的沥青基碳、煤基碳等，性能还未达到要求。
4.因此寻找合适的碳来源、简单的制备方法和有效的改性策略已经成为目前的迫切需求。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种由碳点修饰的无定型碳材料；本发明的目的之二在于提供一种由碳点修饰的无定型碳材料的制备方法用；本发明的目的之三在于提供一种由碳点修饰的无定型碳材料在制备钠离子电池负极材料方面的应用。
6.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.1.一种由碳点修饰的无定型碳材料，所述无定型碳材料包括无定形碳和碳点，其中碳点占无定形碳重量的百分比为0.1～10％，所述碳点的直径为3～50nm，所述碳点分布于无定形碳表面和/或内部。
8.2.上述由碳点修饰的无定型碳材料的制备方法，所述制备方法包括如步骤：
9.(1)将经过活化处理的碳点碳源与经过酸处理的无定形碳碳源进行溶剂热处理、焙烧处理或微波辐射处理，使碳点原位生长于无定形碳前驱体或者无定形碳的表面和/或内部，得到碳点修饰的无定形碳前驱体；
10.(2)将所述碳点修饰的无定形碳前驱体置于保护气氛中，升温至碳点碳源完全碳化，自然降温后取出，得到由碳点修饰的无定形碳材料。
11.优选的，所述活化处理为将碳点碳源进行热解处理、电解处理或酸氧化处理；
12.所述热解处理为将碳点碳源加热至热解温度并持续搅拌5～180min；
13.所述电解处理为将碳点碳源作为电极浸泡于水电解质中，通过施加氧化还原电位产生缺陷，或者所述电解处理为将碳点碳源溶于溶剂中，插入两个金属电极，在2～50v电压
下通电 1～30h，并离心收集；
14.所述酸氧化处理为将碳点碳源溶于酸溶液后水浴超声12～200h后离心。
15.优选的，所述无定形碳碳源在酸处理前进行以下方式处理：将无定形碳碳源在温度为 500～1600℃的惰性气氛下热解，随后粉碎至粒径为0.5～500um得到经过酸处理的无定形碳碳源；
16.所述酸处理为将无定形碳碳源加入酸溶液中加热后进行水热处理，降温后洗涤干燥即可；
17.所述酸溶液为硝酸、盐酸或硫酸中的任意一种或几种。
18.优选的，所述无定形碳碳源为沥青、煤焦油、葡萄糖、一水合葡萄糖、蔗糖、淀粉、木质素、纤维素、木炭、酚醛树脂、聚丙烯酸钠、聚四氟乙烯或尿素中的任意一种或几种；
19.所述碳点碳源为动物毛发、植物纤维、碳纤维、石墨烯、石墨、无烟煤、焦炭、碳纳米管、尿素、柠檬酸、葡萄糖、一水合葡萄糖、蔗糖、淀粉、木质素、蛋白质、维生素中的任意一种或几种；
20.所述无定形碳碳源和碳点碳源的质量比为1:0.1～1:10。
21.优选的，所述溶剂热处理具体为：将经过酸处理的无定形碳碳源分散于溶剂中，加入碳点碳源溶解后置于反应釜中密封，在100～250℃下保温1～15h，冷却后洗涤干燥即可；
22.所述溶剂为水、甲酰胺、异丙醇、n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮或丙酮中的任意一种或几种。
23.优选的，所述焙烧处理为将碳点碳源加热至熔融，在搅拌下加入无定形碳碳源，搅拌至混合均匀。
24.优选的，所述微波辐射处理具体为：将无定形碳或无定形碳碳源分散在溶剂中，加入碳点碳源溶解后置于微波反应器中进行反应，所述微波反应器中功率为200～1000w、温度为 60～200℃、反应时间为20～120min。
25.优选的，步骤(2)中，所述保护气氛为氩气、氮气、氨气或氢氩混合气体中的任意一种或几种形成的气氛，所述氢氩混合气体中氢气和氩气的体积比为5:95～10:90；
26.所述碳化具体为：以0.5～10℃/min的速率升温至100～1600℃后保温热解1～10h。
27.3.上述由碳点修饰的无定型碳材料在制备钠离子电池负极材料方面的应用。
28.本发明的有益效果在于：本发明公开了一种由碳点修饰的无定形碳材料，该材料是将重量百分比为0.1～10％、直径为5～50nm的碳点分布于无定形碳表面和/或内部。其中，碳点主要为结晶性良好的晶体碳，利用不同的石墨化程度对于sei膜的形成有一定影响，生长于无定形碳表面有利于改善sei膜的无机盐和有机物的含量，通过调控比例，在适当情况下增加无机盐能够使钠离子快速穿越sei膜，减小离子阻抗和界面电荷转移阻抗，而增加有机组分含量，则能够提升sei膜的力学性能，防止体积膨胀对于sei膜的破坏，以及减缓无机组分在电解液中的持续溶解，提升循环性能；除此之外，石墨化程度更高的碳点在无定形碳表面的生长减少了比表面积和表面缺陷，使得钠离子电池的首次库伦效率有效提升。生长于无定形碳内部的碳点则有利于离子在体相内部的传输，同时增加电子电导率，相较于未经过改性的无定形碳材料，其离子扩散得到大幅度提升。本发明的由碳点修饰的无定形碳材料具有比表面积小、表面缺陷少、离子扩散速率更快、电荷转移界面阻抗小、sei膜
离子导电性好的优点，能够广泛应用于制备钠离子电池电极材料，确保材料首次库伦效率的增加，以及比容量和倍率性能的有效提升。
29.本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
30.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
31.图1为实施例1中制备的由碳点修饰的无定形碳材料(氮掺杂的碳点修饰沥青基无定形碳材料(cdmp))和对比实施例1中制备的纯沥青基无定形碳(pp)的xrd对比图；
32.图2为实施例1方法制备的由碳点修饰的无定形碳材料(氮掺杂的碳点修饰沥青基无定形碳材料(cdmp))和对比实施例1中制备的纯沥青基无定形碳(pp)制备的纽扣电池在室温下的电化学充放电曲线(a)和循环性能(b)对比图；
33.图3为实施例2中制备的由碳点修饰的无定形碳材料(cdmc)(a、b)和纯硬碳材料 (hc)(c)的tem图；
34.图4为实施例2中制备的由碳点修饰的无定形碳材料(cdmc)和对比实施例2中制备的纯硬碳材料(hc)制备的纽扣电池在室温下的电化学充放电曲线对比图；
35.图5为实施例3中制备的由石墨烯量子点修饰的无定形碳材料(gdmc)和对比实施例 3中制备的未经石墨烯量子点修饰的软碳(sc)的raman对比图；
36.图6为实施例3中由石墨烯量子点修饰的无定形碳材料(gdmc)和对比实施例3中制备的未经石墨烯量子点修饰的软碳(sc)在室温下的循环性能(a)和倍率性能图(b)；
37.图7为实施例4中焙烧法制备的由碳点修饰的软碳(cdsc)(a)和对比实施例4中制备的纯沥青基无定形碳(pp)(b)的sem对比图；
38.图8为实施例4中由碳点修饰的软碳(cdsc)和对比实施例4中制备的纯沥青基无定形碳(pp)的充放电曲线。
具体实施方式
39.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
40.实施例1
41.一种由碳点修饰的无定形碳材料(氮掺杂的碳点修饰沥青基无定形碳材料)，具体制备方法包括如下步骤：
42.(1)将2g沥青作为无定形碳碳源置于高温管式炉中进行氩气保护气氛下的退火处
理，气流量为50ml/min，升温速率为5℃/min，升温至800℃并保温2h，待其自然冷却至室温后取出得到产物，得到纯沥青基无定形碳材料。
43.(2)将上述纯沥青基无定形碳材料置于行星球磨机中进行粉碎处理(转速为600rpm下球磨2h)至粒径为0.5～500um，随后将球磨得到的无定形碳粉末置于3.5mol/l的硝酸溶液中搅拌30min，并在160℃的温度下水热处理1.5h，待其自然降温至常温后，取出产物使用1000 ml去离子水抽滤洗涤3次，在60℃的鼓风干燥烘箱中干燥过夜，得到经过水热酸化处理的无定形碳材料。
44.(3)将上述水热酸化处理的无定形碳材料置于40ml甲酰胺溶剂中均匀分散，加入2g 尿素作为碳点碳源，搅拌混合均匀后置于反应釜密封，在200℃下水热处理5h，待其自然降温至常温后，取出产物使用1000ml去离子水和乙醇抽滤洗涤3次，在60℃的鼓风干燥烘箱中干燥过夜，得到由碳点修饰的无定形碳前驱体。
45.(4)将上述由碳点修饰的无定形碳前驱体置于高温管式炉中进行氩气保护气氛下的退火处理(气流量为50ml/min、升温速率为5℃/min，升温至800℃并保温1h)，待其自然冷却至室温后取出物，即可得到由碳点修饰的无定形碳材料(氮掺杂的碳点修饰沥青基无定形碳材料(cdmp))。
46.对比实施例1
47.将纯沥青只经过实施例1中的步骤(1)处理，得到纯沥青基无定形碳(pp)。
48.性能测试
49.图1为实施例1中制备的由碳点修饰的无定形碳材料(氮掺杂的碳点修饰沥青基无定形碳材料(cdmp))和对比实施例1中制备的纯沥青基无定形碳(pp)的xrd对比图。从图 1可以看出，cdmp和pp都有两个明显的特征峰，分别对应无序碳材料的(002)晶面和(100) 晶面，但由于碳点尺寸仅为纳米尺度，且含量较少，并未测出明显的石墨特征峰。
50.将实施例1制备的由碳点修饰的无定形碳材料(氮掺杂的碳点修饰沥青基无定形碳材料 (cdmp))和对比实施例1中制备的纯沥青基无定形碳(pp)用于制备钠离子电池测试其性能，具体过程如下所示：
51.(1)将实施例1制备的由碳点修饰的无定形碳材料(氮掺杂的碳点修饰沥青基无定形碳材料(cdmp))和对比实施例1中制备的纯沥青基无定形碳(pp)分别与海藻酸钠按9:1 的质量比进行混合研磨，加入去离子水进行湿法研磨至浆料能够通过200目不锈钢筛网；
52.(2)使用湿膜涂膜器分别将步骤(1)中研磨后的两种浆料涂布于铜箔上，控制厚度为 200μm，随后转移至120℃真空烘箱中干燥12h；
53.(3)将步骤(2)中所述两种极片裁切成12mm小圆片，并转移至充满氩气的手套箱中，按照负极壳、弹片、垫片、金属钠片、隔膜、集流体、正极壳的顺序，并添加150μl的电解液进行纽扣电池组装(使用的纽扣电池型号为cr2032，隔膜为玻璃纤维隔膜，电解液为1m 的napf6碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯(1:1))。
54.(4)组装完成后，将两种纽扣电池移出手套箱，在室温条件下静置8h后，在land电池测试系统上进行电化学性能测试。
55.图2为实施例1方法制备的由碳点修饰的无定形碳材料(氮掺杂的碳点修饰沥青基无定形碳材料(cdmp))和对比实施例1中制备的纯沥青基无定形碳(pp)制备的纽扣电池在室温下的电化学充放电曲线(a)和循环性能(b)对比图。从图2可以看出，相比于对比实施例
1中制备的纯沥青基无定形碳(pp)，实施例1中制备的由碳点修饰的无定形碳材料(氮掺杂的碳点修饰沥青基无定形碳材料(cdmp))在恒电流充放测试中展现出了更高的克比容量以及首次库伦效率。在电流密度为30ma/g的情况下，实施例1制备的由碳点修饰的无定形碳材料(氮掺杂的碳点修饰沥青基无定形碳材料(cdmp))和对比实施例1中制备的纯沥青基无定形碳(pp)的克比容量分别为409.0mah/g和199.7mah/g，首次库伦效率分别为76.10％和65.82％。微观结构的整体无序化有利于钠离子的存储，但同时也会不利于首次库伦效率和离子、电子传输，因此纳米尺度的有序化分布于无序碳内部和表面对于其反应动力学的提升是十分有意义的。
56.实施例2
57.一种由碳点修饰的无定形碳材料(硼掺杂碳点修饰硬碳)，具体制备方法包括如下步骤：
58.(1)将2g葡萄糖作为无定形碳碳源置于高温管式炉中进行氩气保护气氛下的退火处理，气流量为50ml/min，升温速率为5℃/min，升温至1200℃并保温2h，待其自然冷却至室温后取出得到产物，得到无定形碳材料。
59.(2)将上述无定形碳材料置于行星球磨机中进行粉碎处理(转速为600rpm球磨2h)至粒径为0.5～500um，随后将球磨得到的硬碳粉末置于3.5mol/l的硝酸溶液中搅拌30min，并在160℃反应条件下水热1.5h，待其自然降温至常温后，取出产物使用1000ml去离子水抽滤洗涤3次，在60℃的鼓风干燥烘箱中干燥过夜，得到经过水热酸化处理的无定形碳材料。
60.(3)将上述水热酸化处理的无定形碳材料置于40ml甲酰胺溶剂中均匀分散，加入2g 无水柠檬酸作为碳点碳源，加入1g硼酸和硼酸钠作为硼原子掺杂剂，搅拌至完全溶解，在 200℃下水热反应5h，待其自然降温至常温后，取出用1000ml去离子水和乙醇抽滤洗涤3 次，在60℃的鼓风干燥烘箱中干燥过夜，得到由碳点修饰的无定形碳前驱体。
61.(4)将上述前驱体置于高温管式炉中进行氩气保护气氛下的退火处理(气流量为50 ml/min、升温速率为5℃/min，升温至1200℃并保温1h)，待其自然冷却至室温后取出得到产物，得到由碳点修饰的无定形碳材料(cdmc)。
62.对比实施例2
63.将葡萄糖只经过实施例2中的步骤(1)处理，得到纯硬碳材料(hc)。
64.性能测试
65.图3为实施例2中制备的由碳点修饰的无定形碳材料(cdmc)(a、b)和纯硬碳材料 (c)的tem图。从图3中可以看到碳点与硬碳相结合，碳点分散分布，并未发生团聚现象，碳点粒径分布约为10～20nm，还可以看到明显的晶格条纹，晶面间距0.22nm，与常见的碳点一致；纯硬碳材料具有排列整齐，弯曲的碳层。微观结构的不同导致其性能差异。
66.将实施例2中制备的由碳点修饰的无定形碳材料(cdmc)和对比实施例2中制备的纯硬碳材料(hc)按上述实施例1中产物性能测试的方法制备成电极和钠离子电池，只是将酯类电解液换成了napf6二甲醚，实施例2中制备的由碳点修饰的无定形碳材料(cdmc)和对比实施例2中制备的纯硬碳材料(hc)制备的纽扣电池在室温下的电化学充放电曲线对比图如图4所示。从图4的结果可以看出：在30ma/g的电流密度下，由碳点修饰的无定形碳材料(cdmc)与纯硬碳材料(hc)相比，二者表现出相似的首次放电容量，都在450mah/g 以上，且平台容量几乎重合，表明碳点的修饰几乎不会影响钠离子的嵌入；但由碳点修饰的无定形
碳材料(cdmc)在斜坡段表现出更高的平均电压和略高的容量，表明碳点可能会对钠离子的吸附容量有一定影响。这可能与碳点本身所具有的表面异质性，活性基团和边界效应有关，但较高的平均电压对于全电池能量密度是不利的。此外，经碳点修饰的硬碳首次库伦效率得到一定程度的提升，这可能与表面缺陷和比表面积的减少有一定关系。
67.实施例3
68.一种由碳点修饰的无定形碳材料(石墨烯量子点修饰软碳)，具体制备方法包括如下步骤：
69.(1)将2g无烟煤作为无定形碳碳源置于高温管式炉中进行氩气保护气氛下的退火处理 (气流量为50ml/min、升温速率为5℃/min，升温至800℃并保温2h)，待其自然冷却至室温后取出得到产物，得到纯沥青基无定形碳材料。
70.(2)将上述无定形碳材料置于行星球磨机中进行粉碎处理(转速为600rpm、球磨2h) 至粒径为0.5～500um，随后将球磨得到的无定形碳粉末置于3.5mol/l的硝酸溶液中搅拌 30min，并在160℃下水热处理1.5h，待其自然降温至常温后，取出产物使用1000ml去离子水抽滤洗涤3次，在60℃的鼓风干燥烘箱中干燥过夜，得到经过水热酸化处理的无定形碳材料。
71.(3)将上述水热酸化处理的无定形碳材料置于40ml去离子水溶剂中均匀分散，加入1g 淀粉作为碳点碳源，在60℃下搅拌15min，至完全溶解后迅速倒入100ml聚四氟乙烯高压反应釜中，在190℃下水热2h，待其自然降温至常温后，取出产物使用1000ml去离子水和乙醇抽滤洗涤3次，在60℃的鼓风干燥烘箱中干燥过夜，得到由石墨烯量子点修饰的无定形碳前驱体。
72.(4)将上述前驱体置于高温管式炉中进行氩气保护气氛下的退火处理(气流量为50 ml/min、升温速率为5℃/min，升温至800℃并保温1h)，待其自然冷却至室温后取出得到产物，得到由石墨烯量子点修饰的无定形碳材料(gdmc)。
73.对比实施例3
74.将无烟煤只经过实施例3中的步骤(1)处理，得到未经石墨烯量子点修饰的软碳(sc)。
75.性能测试
76.图5为实施例3中制备的由石墨烯量子点修饰的无定形碳材料(gdmc)和对比实施例 3中制备的未经石墨烯量子点修饰的软碳(sc)的raman对比图。从图5中可以看出，两种材料都展现出较宽的d峰和g峰，说明两种碳材料都同时包含缺陷较多的sp3碳和石墨化程度高的sp2碳。通过仔细分析发现，相比于对比实施例3制备的对比材料(sc)，实施例3 中制备的由石墨烯量子点修饰的无定形碳材料(gdmc)的id/ig稍微较小，说明其有序度更高，这可能是因为其无定形碳体相中含有较多结晶度高的石墨烯量子点导致的。
77.将实施例3中的由石墨烯量子点修饰的无定形碳材料(gdmc)和对比实施例3中制备的未经石墨烯量子点修饰的软碳(sc)按上述实施例1制备的产品的性能测试方法制备成电极和钠离子电池，然后在10c(1c＝300mah g-1
)的大电流密度下进行电化学测试，以及不同电流密度下的倍率性能测试。图6为实施例3中由石墨烯量子点修饰的无定形碳材料(gdmc) 和对比实施例3中制备的未经石墨烯量子点修饰的软碳(sc)在室温下的循环性能(a)和倍率性能图(b)。从图6可以看出，在10c的大电流密度下，二者的容量都仅有其理论比
容量的1/3左右，说明其倍率性能较差，说明实施例4制备的软碳本身具有较差的离子扩散速率，此外，可能和酯类电解液较差的离子扩散速率有一定关系。经过倍率性能测试，分别在30、50、300、600、1500和3000ma/g电流密度下，经石墨烯量子点修饰的软碳皆表现出更高的比容量。经过石墨烯量子点修饰后的软碳(由石墨烯量子点修饰的无定形碳材料 (gdmc))，其比容量获得了一定程度的提升，而石墨烯量子点因其较小的层间距无法储钠，说明石墨烯量子点提升了离子扩散速率和电子电导率。
78.实施例4
79.一种由碳点修饰的无定形碳材料(焙烧法制备碳点修饰软碳)，具体制备方法包括如下步骤：
80.(1)将2g柠檬酸作为碳点碳源，研磨至无颗粒感后，置于烧杯中于250℃下加热15min，并用玻璃棒剧烈搅拌，得到熔融状态的柠檬酸作为无定形碳材料，并在此过程中伴随着碳点的大量生成。
81.(2)将2g沥青加入步骤1得到的熔融柠檬酸中，并剧烈搅拌，使得沥青与柠檬酸均匀混合，得到碳点修饰的无定形碳前驱体。
82.(3)将步骤2得到的碳点修饰的无定形碳前驱体置于高温管式炉中进行氩气保护气氛下的退火处理(气流量为50ml/min、升温速率为5℃/min，升温至800℃并保温2h)，待其自然冷却至室温后取出得到产物，得到焙烧法制备的由碳点修饰的软碳(cdsc)。
83.对比实施例4
84.将纯沥青只经过实施例1中的步骤(1)处理，得到纯沥青基无定形碳(pp)。
85.性能测试
86.图7为实施例4中焙烧法制备的由碳点修饰的软碳(cdsc)(a)和对比实施例4中制备的纯沥青基无定形碳(pp)(b)的sem对比图。从图7中可以看出，相较于对比实施例 4中的纯沥青基无定形碳(pp)，实施例4中焙烧法制备的由碳点修饰的软碳(cdsc)表面更加粗糙，有较为均匀的凸起，这可能是碳点与沥青的均匀结合导致的。
87.将实施例4中由碳点修饰的软碳(cdsc)和对比实施例4中制备的纯沥青基无定形碳 (pp)按实施例1性能测试的方法制备成电极和钠离子电池，然后在0.1c(1c＝300mah g-1
) 的电流密度下进行电化学测试，充放电曲线如图8所示。在0.1c的电流密度下，其斜坡容量和首效都有了显著提升。结合前面几个实施例可知碳点对于软碳的斜坡容量和首效的作用，推测斜坡容量增加的原因可能是碳点在无定形碳上的分布提高了离子扩散能力和电子电导率，首效提升的原因可能是高石墨化程度的碳点减少了无定形碳的表面开放孔洞和缺陷。
88.同样的，上述实施例中的所述无定形碳碳源可以为沥青、煤焦油、葡萄糖、一水合葡萄糖、蔗糖、淀粉、木质素、纤维素、木炭、酚醛树脂、聚丙烯酸钠、聚四氟乙烯或尿素中的任意一种或几种；碳点碳源可以为动物毛发、植物纤维、碳纤维、石墨烯、石墨、无烟煤、焦炭、碳纳米管、尿素、柠檬酸、一水合葡萄糖、蔗糖、淀粉、木质素、蛋白质、维生素中的任意一种或几种；溶剂可以为水、甲酰胺、异丙醇、n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮或丙酮中的任意一种或几种；热处理方式可以为温度100～250℃的溶剂热，温度500～1500℃的惰性气氛热解，温度为40～100℃的加热蒸发，所述惰性气氛为氩气、氮气、氨气或氢氩混合气(氢氩混合气体中氢气和氩气的体积比为5:95～10:90)中的任意一种或几种。碳量子点掺杂剂
可以为含有硼、氮、氧、氟、磷或硫中的任意一种或几种元素的含非金属的化合物(如含硼酸、硼氢化钠、尿素、三聚氰胺、壳聚糖、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙酸钠、磷酸二氢铵、植酸、硫脲或十二烷基苯磺酸钠中的任意一种或几种)，碳量子点形态可以为石墨碳点，无定形碳点，或者二者共存的形态修饰无定形碳，形成的经碳点修饰的无定型碳材料测试结果均如上述实施例中所示，具有电子电导率高、离子扩散快、界面阻抗小等优点，可以广泛用于制备钠离子电池电极材料。
89.综上所述，本发明公开了一种由碳点修饰的无定形碳材料，该材料是将重量百分比为 0.1～10％、直径为5～50nm的碳点分布于无定形碳表面和/或内部。其中，碳点主要为结晶性良好的晶体碳，利用不同的石墨化程度对于sei膜的形成有一定影响，生长于无定形碳表面有利于改善sei膜的无机盐和有机物的含量，通过调控比例，在适当情况下增加无机盐能够使钠离子快速穿越sei膜，减小离子阻抗和界面电荷转移阻抗，而增加有机组分含量，则能够提升sei膜的力学性能，防止体积膨胀对于sei膜的破坏，以及减缓无机组分在电解液中的持续溶解，提升循环性能；除此之外，石墨化程度更高的碳点在无定形碳表面的生长减少了比表面积和表面缺陷，使得钠离子电池的首次库伦效率有效提升。生长于无定形碳内部的碳点则有利于离子在体相内部的传输，同时增加电子电导率，相较于未经过改性的无定形碳材料，其离子扩散得到大幅度提升。本发明的由碳点修饰的无定形碳材料具有比表面积小、表面缺陷少、离子扩散速率快、电荷转移界面阻抗小、sei膜离子导电性好的优点，能够广泛应用于制备钠离子电池电极材料，确保材料首次库伦效率的增加，以及比容量和倍率性能的有效提升。
90.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。