CN109950520B - 一种含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料及其制备方法，所述方法包括先对植物原料进行低温脱水，然后高温碳化获得初级生物质碳粉料，经过除杂之后得到最终的生物质碳粉料，将生物质碳粉料与含氮石墨烯前驱体聚合物溶液按照一定的质量配比混合均匀，加热搅拌后得到的微固化交联的浆料采用喷雾干燥除去溶剂，再经过气流磨等手段进行颗粒整形，高温煅烧制备得到含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料。该制备方法绿色环保，工艺简单，原料来源广泛，成本低廉，制备的含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料具有极佳的大电流充放电性能，优良的循环稳定性，高的首次库伦效率和充放电比容量。

Description

一种含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料技术领域，尤其涉及的是一种含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池，作为一种二次电池，通过锂离子在正负极之间的迁移传输、***和脱出来实现电能的储存和电能的释放。随着混合动力汽车、纯电动汽车的出现和逐步普及，引发了对高能量密度、高安全性、成本低廉、长循环寿命、绿色环保的下一代锂离子电池的迫切需要。

氮掺杂石墨烯，在石墨烯晶格中引入氮元素的掺杂，改变石墨烯中电子分布状态，使石墨烯表现出更好的电化学性能，氮掺杂使得石墨烯结构呈现出无序、透明、褶皱的薄纱状结构，石墨烯晶格上均匀分布的氮单原子的引入能与锂离子结合，形成氮化锂，从而抑制锂枝晶的形成，这使得将石墨烯应用于锂离子电池能够获得良好的循环稳定性和高的比容量。

负极材料是锂离子电池的核心材料之一，石墨作为锂离子电池负极材料的主流材料，由于其近乎完美的片层结构，能够很好地与锂离子形成石墨层间化合物，被广泛的用于锂离子电池负极材料，但由于石墨的片层结构，导致锂离子电池电解液中碳酸丙烯酯共嵌入石墨片层结构，导致其结构的破坏，从而降低了石墨负极材料的循环稳定性，同时天然石墨的各向异性结构使得其倍率性能较差。因此，稳定性更好的人造石墨，被用于动力电池，但人造石墨的比容量较低(<350mAh/g)。同时，采用石油副产物针状焦和沥青作为原材料的人造石墨成本高，工艺复杂(包覆工艺严苛、烧结温度高达2600℃以上、原材料带有毒性)，使得人造石墨未来应用前景堪忧。

采用高分子聚合物如酚醛树脂、呋喃树脂、聚甲基丙烯酸树脂等高分子热解的碳材料，虽然具有500-700mAh/g的比容量，但由于首次效率低(<80%)，循环稳定性差，仍然未大规模使用。

中国作为传统的农业大国，每年产生大量的农作物废料，以往采用传统的燃烧方式处理带来了严重的空气污染问题。目前，采用如竹子、秸秆等材料制备活性炭的技术已经得到广泛应用。

近年来，采用竹炭和木炭等生物质碳作为锂离子电池负极材料引起了研究人员的注意，竹炭作为锂离子电池材料具有约300-500mAh/g的比容量，首次效率达到了70%以上，但仍然存在着首次效率低、体积密度低等缺点。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料及其制备方法，旨在解决现有的锂离子电池负极材料循环稳定性不高，结构不稳定且不易加工的技术问题。

本发明的技术方案如下：

一种含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料的制备方法，其中，包括步骤：

将生物质碳粉料与含氮石墨烯前驱体聚合物溶液热混合均匀，得到含氮石墨烯包覆生物质碳前驱体悬浊液浆料；

对所述前驱体悬浊液浆料进行喷雾干燥，得到含氮石墨烯包覆生物质碳前驱体粉末；

将所述含氮石墨烯包覆生物质碳前驱体粉末置于惰性气氛保护下高温煅烧制得含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料。

所述的含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料的制备方法，其中，所述生物质碳粉料通过以下方法制备而成：

取一定量的植物原料通过脱水处理，再在惰性气氛下高温碳化，然后粉碎得到初级生物质碳粉料；

将所述初级生物质碳粉料置于鼓风烘箱中，加热氧化得到中级生物质碳粉料；

将所述中级生物质碳粉料采用浮选法、酸处理法、碱处理法或高温法处理后制得最终的生物质碳粉料。

所述的含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料的制备方法，其中，所述植物原料为薪柴、竹子、竹子废弃物、木材、木材废弃物、木屑、蔗糖、淀粉、纤维素、玉米秸秆、玉米芯、辣椒秆、烟杆、农业秸秆、果皮、稻米壳、麦壳、花生壳、松子壳、椰子壳、核桃壳、咖啡壳、甘蔗渣、糠醛渣、豆类、水生植物、海草、陆生草类植物中的一种或多种结合。

所述的含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料的制备方法，其中，所述脱水的温度为80-150℃，脱水的时间为20-48h；所述碳化的温度为150-2800℃，碳化的时间为6-24h；所述鼓风烘箱中的温度为80-350℃，氧化时间为8-24h。

所述的含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料的制备方法，其中，所述酸处理法中酸溶液的浓度为0.1-12 mol/L，中级生物质碳粉料与酸溶液的质量配比为1:0.1-10；所述碱处理法中碱性溶液的浓度为0.1-3 mol/L，中级生物质碳粉料与碱溶液的质量配比为1:0.1-10。

所述的含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料的制备方法，其中，所述生物质碳粉料与含氮石墨烯前驱体聚合物溶液的质量配比为1:0.01-0.6。

所述的含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料的制备方法，其中，所述步骤将所述含氮石墨烯包覆生物质碳前驱体粉末置于惰性气氛保护下高温煅烧制得含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料之前还包括：

对所述含氮石墨烯包覆生物质碳前驱体粉末进行整形处理，其中，所述整形处理的方法为气流磨、球磨、砂磨的一种或多种结合。

所述的含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料的制备方法，其中，所述热混合的温度是50-250℃，混合时间是6-12h。

所述的含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料的制备方法，其中，所述喷雾干燥的进风温度为180-250℃，进料速度为10-50mL/min。

一种含氮石墨烯包覆生物质碳负电极材料，其中，采用上述任一项所述的制备方法制备得到。

有益效果：本发明提供的一种含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料及其制备方法，所述方法包括先对植物原料进行低温脱水，然后高温碳化获得初级生物质碳粉料，经过除杂之后得到最终的生物质碳粉料，将生物质碳粉料与含氮石墨烯前驱体聚合物溶液按照一定的质量配比混合均匀，加热搅拌后得到的微固化交联的浆料采用喷雾干燥除去溶剂，再经过气流磨等手段进行颗粒整形，高温煅烧制备得到含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料。该制备方法绿色环保，工艺简单，原料来源广泛，成本低廉，制备的含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料具有极佳的大电流充放电性能，优良的循环稳定性，高的首次库伦效率和充放电比容量。

附图说明

图1为本发明的一种含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料的制备方法流程图。

图2为实施例1所制备的含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料的XRD图。

图3为实施例1所制备的含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料的SEM图像。

图4为实施例1所制备的含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料的半电池循环性能图。

图5为实施例1所制备的含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料的电池循环充放电曲线图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参见图1，本发明提供的一种含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料的制备方法，包括步骤：

S10、将生物质碳粉料与含氮石墨烯前驱体聚合物溶液热混合均匀，得到含氮石墨烯包覆生物质碳前驱体悬浊液浆料（微固化交连状态）；

S20、对所述前驱体悬浊液浆料进行喷雾干燥，得到含氮石墨烯包覆生物质碳前驱体粉末；

S30、将所述含氮石墨烯包覆生物质碳前驱体粉末置于惰性气氛保护下高温煅烧制得含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料。

在一种优选的实施方式中，所述生物质碳粉料通过以下方法制备而成：

S01、取一定量的植物原料通过脱水处理，再在惰性气氛下高温碳化，然后粉碎得到初级生物质碳粉料；

S02、将所述初级生物质碳粉料置于鼓风烘箱中，加热氧化得到中级生物质碳粉料（微氧化状态）；

S03、将所述中级生物质碳粉料采用浮选法、酸处理法、碱处理法或高温法处理（纯化处理）后制得最终的生物质碳粉料。

本发明的技术方案采用了植物原材料经过高温碳化处理后得到的是无定形碳结构，由于是无定形结构，结构存在着大量的微孔、孔道等结构使得储存锂离子数量多，因此就材料本身首次扣式电池放电比容量就能够达到400 mAh/g以上，但同时由于大量的微孔存在使得首次效率低下约为60%左右，因此没有包覆改性过的植物原料首次可逆容量为250mAh/g左右，但就单纯石墨烯而言，其双面嵌锂容量能够达到744-1400mAh/g，含有的氮元素的石墨烯材料在很大程度上抑制了锂枝晶的形成，采用含氮石墨烯包覆生物质碳材料后，在材料表面形成的石墨烯层堆叠，降低了材料的孔道结构，从而降低了材料的比表面的同时，能使材料形成稳定的SEI膜，石墨烯材料和生物质炭材料的共同作用使得材料具备了优异的电化学性能，石墨烯优良的电子导率，同时氮元素的加持，使得N-Li的存在，由于N供电子性质，导致Li离子不易于形成结晶态，从而增强了循环的稳定性。石墨烯优异的机械性能使得包覆后材料结构稳定，在一定程度上增强了循环稳定性。

在一种优选的实施方式中，所述植物原料为薪柴、竹子、竹子废弃物、木材、木材废弃物、木屑、蔗糖、淀粉、纤维素、玉米秸秆、玉米芯、辣椒秆、烟杆、农业秸秆、果皮、稻米壳、麦壳、花生壳、松子壳、椰子壳、核桃壳、咖啡壳、甘蔗渣、糠醛渣、豆类、水生植物、海草、陆生草类植物中的一种或多种结合。

在一种优选的实施方式中，所述脱水的温度为80-150℃，脱水的时间为20-48 h；所述碳化的温度为150-2800℃，碳化的时间为6-24h；所述鼓风烘箱中的温度为80-350℃，氧化时间为8-24h。

在一种优选的实施方式中，所述的脱水的方式为鼓风干燥、真空干燥、喷雾干燥、蒸发干燥的一种或多种结合。

在一种优选的实施方式中，所述酸处理法中酸溶液的浓度为0.1-12 mol/L，中级生物质碳粉料与酸溶液的质量配比为1:0.1-10；所述碱处理法中碱性溶液的浓度为0.1-3mol/L，中级生物质碳粉料与碱溶液的质量配比为1:0.1-10。

在一种优选的实施方式中，所述酸处理法中酸溶液为盐酸、硫酸、硝酸、羧酸、磺酸、磷酸、碳酸、氢溴酸、高氯酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、辛酸、己二酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸中的一种或多种结合。

在一种优选的实施方式中，所述碱处理法中碱溶液为氨水、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、吡啶、三乙胺、硝基苯胺中的一种或多种结合。

在一种优选的实施方式中，所述酸处理法或碱处理法的处理时间为1-6h。

在一种优选的实施方式中，所述生物质碳粉料与含氮石墨烯前驱体聚合物溶液的质量配比为1:0.01-0.6。

在一种优选的实施方式中，所述步骤S30之前还包括：

S21、对所述含氮石墨烯包覆生物质碳前驱体粉末进行整形处理（粒径均匀，大小合适），其中，所述整形处理的方法为气流磨、球磨、砂磨的一种或多种结合。

在一种优选的实施方式中，所述热混合的温度是50-250℃，混合时间是6-12h。

在一种优选的实施方式中，所述热混合的方法为磁力搅拌混合、机械式搅拌混合、超声混合、热反应釜混合、球磨研磨混合中的一种或多种。

在一种优选的实施方式中，所述喷雾干燥的进风温度为180-250℃，进料速度为10-50mL/min。

在一种优选的实施方式中，所述初级生物质碳粉料的粒径D50=100 nm-100μm。

在一种优选的实施方式中，所述含氮石墨烯前驱体聚合物的相对分子量为100-100000，质量分数为1%-90%。

在一种优选的实施方式中，所述含氮石墨烯前驱体聚合物中的聚合物为丙烯腈低聚物或丙烯腈与其它烯类单体的共聚物中的一种或多种结合。

在一种优选的实施方式中，所述氮掺杂石墨烯中的氮源为三聚氰胺、吡啶、三乙胺、聚苯胺、硝基苯胺、萘胺、吡咯烷、长春碱中的一种或多种结合。

在一种优选的实施方式中，所述含氮石墨烯前驱体聚合物溶液所用的溶剂为水、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、丙酮中的一种或多种结合。

在一种优选的实施方式中，所述粉碎方法为击碎、压碎、劈碎、磨碎中的一种或者多种组合。

在一种优选的实施方式中，所述粉碎采用的仪器设备为锤片式粉碎机、爪式粉碎机、对辊式粉碎机、辊式粉碎机、中药粉碎机、砂磨机、气流磨机、滚筒式球磨机、行星式球磨机中的一种或多种组合。

在一种优选的实施方式中，所述的惰性气体是氩气或氮气。

在另一种优选的实施方式中，所述含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料中的石墨烯除了采用氮元素进行掺杂之外，还可以采用其他掺杂物质对其进行掺杂改性，比如，金属掺杂改性物质：锡、铜、银、铝、铁、铬、镍、钴、钛、锰等金属单质及其化合物、金属氧化物、金属氮化物、金属硼化物、金属氟化物、金属溴化物、金属硫化物或者金属有机化合物中的一种或多种结合；非金属掺杂改性物质：硅、磷、硼、碳、硫单质及其化合物中的一种或多种结合。

此外，本发明还提供了一种含氮石墨烯包覆生物质碳负电极材料，采用上述任一项所述的制备方法制备得到。所述含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料，主要由生物质碳内层以及包覆于表面的石墨烯外层组成，其中，所述内层生物质碳由植物原料高温碳化形成，所述外层由含氮石墨烯前驱体聚合物溶液包覆后高温碳化形成。所述含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料的粒径大小为100 nm-100μm，形貌是椭球装、块状、絮状、丝状、条状中、片状、蜂窝状、多孔状、菱形状、无特定形状的一种或多种组合。

在一种优选的实施方式中，所述含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料的固定碳含量≥90%，平均粒径D50是1-50μm，比表面为1-100m²/g，振实密度是0.30-1.6g/cm³。

在一种优选的实施方式中，所述含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料的可逆克容量≥300.0mAh/g，首次库伦效率≥90.0%，1C循环500圈保留率≥80.0%。

实施例1

取100 g玉米秸秆，置于鼓风烘箱中120℃下脱水24h，将脱水后的植物原料置于惰性气氛下以10℃/min的升温速率升温至900℃，碳化6h，然后采用中药粉碎机进行破碎处理，得到粒径大小范围为10-18μm的初级生物质碳粉料。将初步破碎得到置于鼓风烘箱中在150℃微氧化处理24h，得到微氧化的中级生物质碳粉料。将中级生物质碳粉料与0.5mol/L的草酸溶液按照1:1的质量配比混合均匀，在机械搅拌下搅拌处理6h，得到酸性的悬浊液。将酸性悬浊液采用过滤的方式去除滤液，得到的固体用去离子水多次洗涤至滤液中性，得到高纯的生物质碳粉料。将得到的生物质碳粉料与含氮石墨烯前驱体聚合物溶液按照质量配比为1:0.20的配比混合均匀，采用磁力搅拌加热至220℃下热混合处理6h得到微固化交连的含氮石墨烯包覆生物质碳前驱体混合悬浊液浆料。将得到微固化交连的含氮石墨烯包覆生物质碳前驱体混合悬浊液浆料采用离心式喷雾干燥器经行干燥，干燥机上料速度为15mL/min，进风温度为200℃，出风温度为110℃。将喷雾干燥后含氮石墨烯包覆生物质碳前驱体粉末采用气流磨整形，气流磨转速为10r/min，整形后得到粒径介于10-18μm的均匀前驱体粉末。将石墨烯包覆生物质碳前驱体粉末置于惰性气氛保护，气体流量为100mL/min，2000℃高温煅烧6h，得到一种含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料。按照负极材料活性物质:粘结剂（SBR、SA、CMC或PVDF等）: 乙炔黑=93:6:1的比例（质量百分比）搅浆制成电极片，锂片做正极组装扣式电池，在武汉蓝电测试***上进行电化学性能测试。废旧物回收碳复合石墨烯负极材料的表征测试如图2-5所示，该负极材料的X射线衍射图（XRD图）、和扫描电镜图（SEM图）、半电池循环性能图、循环充放电曲线图分别如图2、图3、图4和图5所示，从图2可以看出，由于植物材料在一定温度下碳化处理后，属于无定性结构，即非结晶态的石墨化结构，因此在衍射角度为25度的位置会出现一个较宽衍射吸收峰，这是无定型碳的特征衍射吸收峰。从图3可以看出采用如秸秆类、壳类高温碳化处理，经过含氮石墨烯包覆后，材料的电镜图像既有大量分布的褶皱的片状石墨烯片层结构，也有原材料碳化后的块状结构。从出图4可以看出，制备的含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料，具备良好的循环性能，首次库伦效率90%左右，优于同类型产品，100圈循环后效率99%以上，按300 mAh/g的电流设计，在1C恒电流密度下循环100圈容量仍保持有250mAh/g左右，大电流循环稳定性优良，且循环稳定性好，后续衰减不明显。从图5可以看出，无定形碳无明显脱插锂电位平台，但电压位于0-1.25V区间存在斜坡储锂阶段，因而循环过程中不易形成锂枝晶，循环稳定性更优。

实施例2

取100 g木屑，置于鼓风烘箱中120℃下脱水24h，将脱水后的植物原料置于惰性气氛下以10℃/min的升温速率升温至900℃，碳化6h，然后采用中药粉碎机进行破碎处理，得到粒径大小范围为10-18μm的初级生物质碳粉料。将初步破碎得到置于鼓风烘箱中在150℃微氧化处理24h，得到微氧化的中级生物质碳粉料。将中级生物质碳粉料与0.5mol/L的草酸溶液按照1:1的质量配比混合均匀，在机械搅拌下搅拌处理6h，得到酸性的悬浊液。将酸性悬浊液采用过滤的方式去除滤液，得到的固体用去离子水多次洗涤至滤液中性，得到高纯的生物质碳粉料。将得到的生物质碳粉料与含氮石墨烯前驱体聚合物溶液按照质量配比为1:0.20的配比混合均匀，采用磁力搅拌加热至220℃下热混合处理6h得到微固化交连的含氮石墨烯包覆生物质碳前驱体混合悬浊液浆料。将得到微固化交连的含氮石墨烯包覆生物质碳前驱体混合悬浊液浆料采用离心式喷雾干燥器经行干燥，干燥机上料速度为15mL/min，进风温度为200℃，出风温度为110℃。将喷雾干燥后含氮石墨烯包覆生物质碳前驱体粉末采用气流磨整形，气流磨转速为10 r/min，整形后得到粒径介于10-18μm的均匀前驱体粉末。将石墨烯包覆生物质碳前驱体粉末置于惰性气氛保护，气体流量为100mL/min，2000℃高温煅烧6h，得到一种含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料。按照负极材料活性物质: 粘结剂（SBR、SA、CMC或PVDF等）: 乙炔黑=93:6:1的比例（质量百分比）搅浆制成电极片，锂片做正极组装扣式电池，在武汉蓝电测试***上进行电化学性能测试。

实施例3

取100 g果皮，置于鼓风烘箱中80℃下脱水40h，将脱水后的植物原料置于惰性气氛下以10℃/min的升温速率升温至1500℃，碳化10h，然后采用中药粉碎机进行破碎处理，得到粒径大小范围为5-10μm的初级生物质碳粉料。将初步破碎得到置于鼓风烘箱中在300℃微氧化处理8h，得到微氧化的中级生物质碳粉料。将中级生物质碳粉料与2mol/L的草酸溶液按照1:2的质量配比混合均匀，在机械搅拌下搅拌处理3h，得到酸性的悬浊液。将酸性悬浊液采用过滤的方式去除滤液，得到的固体用去离子水多次洗涤至滤液中性，得到高纯的生物质碳粉料。将得到的生物质碳粉料与含氮石墨烯前驱体聚合物溶液按照质量配比为1:0.40的配比混合均匀，采用磁力搅拌加热至200℃下热混合处理10h得到微固化交连的含氮石墨烯包覆生物质碳前驱体混合悬浊液浆料。将得到微固化交连的含氮石墨烯包覆生物质碳前驱体混合悬浊液浆料采用离心式喷雾干燥器经行干燥，干燥机上料速度为30mL/min，进风温度为250℃，出风温度为150℃。将喷雾干燥后含氮石墨烯包覆生物质碳前驱体粉末采用气流磨整形，气流磨转速为10r/min，整形后得到粒径介于5-10μm的均匀前驱体粉末。将石墨烯包覆生物质碳前驱体粉末置于惰性气氛保护，气体流量为100mL/min，2500℃高温煅烧4h，得到一种含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料。按照负极材料活性物质: 粘结剂（SBR、SA、CMC或PVDF等）: 乙炔黑=93:6:1的比例（质量百分比）搅浆制成电极片，锂片做正极组装扣式电池，在武汉蓝电测试***上进行电化学性能测试。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：

取一定量的植物原料通过脱水处理，再在惰性气氛下高温碳化，然后粉碎得到初级生物质碳粉料；

将所述初级生物质碳粉料置于鼓风烘箱中，加热氧化得到中级生物质碳粉料；

将所述中级生物质碳粉料采用浮选法、酸处理法、碱处理法或高温法处理后制得最终的生物质碳粉料，所述生物质碳粉料为无定形碳结构，所述无定型碳结构中存在微孔结构；

将所述生物质碳粉料与含氮石墨烯前驱体聚合物溶液热混合均匀，得到含氮石墨烯包覆生物质碳前驱体悬浊液浆料，所述生物质碳粉料与含氮石墨烯前驱体聚合物溶液的质量配比为1:0.01-0.6，所述含氮石墨烯前驱体聚合物中的聚合物为丙烯腈低聚物或丙烯腈与烯类单体的共聚物中的一种或多种结合；

对所述前驱体悬浊液浆料进行喷雾干燥，得到含氮石墨烯包覆生物质碳前驱体粉末；

将所述含氮石墨烯包覆生物质碳前驱体粉末置于惰性气氛保护下高温煅烧制得含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料。

2.根据权利要求1所述的含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述植物原料为薪柴、竹子、木材、蔗糖、淀粉、纤维素、玉米芯、农业秸秆、果皮、稻米壳、麦壳、花生壳、松子壳、椰子壳、核桃壳、咖啡壳、甘蔗渣、糠醛渣、豆类、水生植物、海草、陆生草类植物中的一种或多种结合。

3.根据权利要求1所述的含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述脱水的温度为80-150℃，脱水的时间为20-48h；所述碳化的温度为150-2800℃，碳化的时间为6-24h；所述鼓风烘箱中的温度为80-350℃，氧化时间为8-24h。

4.根据权利要求1所述的含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述酸处理法中酸溶液的浓度为0.1-12mol/L，中级生物质碳粉料与酸溶液的质量配比为1:0.1-10；所述碱处理法中碱性溶液的浓度为0.1-3mol/L，中级生物质碳粉料与碱溶液的质量配比为1:0.1-10。

5.根据权利要求1所述的含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤将所述含氮石墨烯包覆生物质碳前驱体粉末置于惰性气氛保护下高温煅烧制得含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料之前还包括：

对所述含氮石墨烯包覆生物质碳前驱体粉末进行整形处理，其中，所述整形处理的方法为气流磨、球磨、砂磨的一种或多种结合。

6.根据权利要求1所述的含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述热混合的温度是50-250℃，混合时间是6-12h。

7.根据权利要求1所述的含氮石墨烯包覆生物质碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述喷雾干燥的进风温度为180-250℃，进料速度为10-50mL/min。

8.一种含氮石墨烯包覆生物质碳负电极材料，其特征在于，采用上述权利要求1-7任一项所述的制备方法制备得到。

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