本发明涉及硬炭材料，具体涉及一种热解硬炭材料及其制备方法与应用。
背景技术：
1、钠离子电池是一种二次电池，其只要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作，与锂离子电池工作原理相似。钠与锂处于同一主族，拥有相似的物理化学性质，钠资源在地壳中的丰度为2.75％，远高于锂资源的0.0065％。钠资源的分布也非常广泛，全球各处均有分布，而锂资源约75％集中在美洲。若按照15万元/吨的碳酸锂价格以及2000元/吨的碳酸钠价格，钠离子电池材料成本相较锂离子电池降低30％-40％。由于锂价长期处于高位，钠离子电池原材料价格的优越性不断凸显。基于上述成本分析，研究者们逐渐将电池负极材料的目光投向钠元素。与锂离子电池相比，钠离子电池具有更高的能量密度和更低的成本。钠离子电池相比传统的铅酸电池和镍氢电池等，具有更低的环境污染和更长的使用寿命，也更符合现代社会对绿色环保的要求。
2、钠离子电池主要是由正负极材料、正负极外壳、隔膜和电解液组成。钠离子电池的正极材料包括层状氧化物、普鲁士蓝类、隧道型氧化物和聚阴离子型氧化物等；钠离子电池的负极材料包括炭基材料、钛基材料、合金材料、有机化合物类和其它体系等。锂离子电池常用的负极材料为石墨，然而，石墨具有较小的层间距，无法满足钠离子的嵌入与脱出，故不适合用作钠离子电池的负极材料。另外，现有的钠离子电池负极材料在脱/嵌钠离子的过程产生的体积变化导致结构坍塌会导致钠离子电池的循环稳定性较差。为此，本发明提供一种热解硬炭材料及其制备方法与应用。
技术实现思路
1、本发明提供了一种热解硬炭材料及其制备方法与应用，有效解决了石墨作为钠离子电池负极材料无法满足钠离子的嵌入和脱出，且现有的钠离子电池负极材料会导致钠离子电池的循环稳定性较差的技术问题，同时提供了一种性能优异的热解硬炭材料。
2、本发明提供了一种热解硬炭材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3、s1，将硬炭原材料与含氮化合物混合，加热，得到液态原料，向所述液态原料中加入纳米碳纤维，超声，得到前驱体材料；
4、s2，向s1的前驱体材料加入交联剂，固化，得到固化前驱体，将所述固话前驱体于300～600℃氮气氛围预碳化2～4h，升温至800～1300℃，碳化1～5h，得到硬炭材料。
5、优选的，s1中，所述硬炭原材料为酚醛树脂、环氧树脂、中温煤沥青、蒽油、洗油中的至少两种。
6、优选的，s1中，所述含氮化合物为羟胺、乙二胺、乙醇胺、丁二胺或2-甲基戊二胺。
7、优选的，s1中，所述硬炭原材料与含氮化合物的质量比为1：0.005～0.03。
8、优选的，s1中，所述纳米碳纤维的尺寸为10～20nm，所述纳米碳纤维与液态原料的料液比为1g：10～60ml。
9、优选的，s2中，所述交联剂为氯仿、四氯化碳或二甲氧基甲烷，所述交联剂占所述前驱体材料的质量百分比为5％～8％。
10、优选的，s1中，所述加热具体为：于80～130℃水热反应5～12h。
11、本发明还提供了一种根据上述制备方法制备得到的热解硬炭材料。
12、本发明还提供了一种上述热解硬炭材料在制备钠离子电池负极材料中的应用。
13、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
14、(1)本发明首先将硬炭原材料与含氮化合物加热反应，得到液态原料，再向所述液态原料中加入纳米碳纤维，制得分散均匀的前驱体材料，将所述前驱体材料固化后，先进行预碳化处理，再升温碳化处理，得到硬炭材料。本发明制备得到的硬炭材料的孔洞分布均匀，孔径结构合适，提高了钠离子的嵌入和脱出速度；本发明硬炭材料一方面能够有效避免钠离子嵌入/脱出时引起的体积膨胀，从而保护电极结构的稳定，另一方面其微孔结构大大提高了钠离子的吸附，从而提高了钠离子电池的容量及循环稳定性。
15、(2)采用本发明的硬炭材料制备的负极材料组装成纽扣电池，其性能较优，钠离子电池倍率、电化学性能及电池的比容量均较优；在不同的电流密度下，循环10圈之后，当电流密度回到100ma g-1，实施例3的纽扣电池比容量仍保持原来的97.8％；在0.5ag-1的电流密度下，循环150圈之后，实施例3的比容量仍保持450mah g-1。
1.一种热解硬炭材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s1中，所述硬炭原材料为酚醛树脂、环氧树脂、中温煤沥青、蒽油、洗油中的至少两种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s1中，所述含氮化合物为羟胺、乙二胺、乙醇胺、丁二胺或2-甲基戊二胺。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s1中，所述硬炭原材料与含氮化合物的质量比为1：0.005～0.03。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s1中，所述纳米碳纤维的尺寸为10～20nm，所述纳米碳纤维与液态原料的料液比为1g：10～60ml。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s2中，所述交联剂为氯仿、四氯化碳或二甲氧基甲烷，所述交联剂占所述前驱体材料的质量百分比为5％～8％。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s1中，所述加热具体为：于80～130℃水热反应5～12h。
8.根据权利要求1～7任一项所述的制备方法制备得到的热解硬炭材料。
9.一种权利要求8所述的热解硬炭材料在制备钠离子电池负极材料中的应用。