本发明涉及含碳材料，特别是涉及一种基于液相沉积的碳材料及其制备方法和应用。
背景技术：
1、目前主要的碳负极生产工艺，包括化学气相沉积法、包覆法、热处理法等技术的单独和混合应用。
2、在相关现有技术的基础上，研究者发现含碳负极材料在充放电过程中存在过电位过高的问题，进而导致采用含碳负极材料放电时电压平台低、充电电压平台较高，即此时化学电源的能量转化效率较低；
3、为降低含碳电极材料对化学电源过电位的贡献，从而提升放电平台电压、降低充电平台电压，以此提升能量转化效率，现有技术的处理方案大致有以下几种：
4、一，在材料制备过程中，使用基底或模板，定向影响目标材料内部结构、外部的几何形态和物理化学特性，提升目标材料的电子电导能力，离子传输能力，进而降低材料总体上（即在电池中工作时）的过电位，提升放电平台电压，降低充电平台电压。其优点在于，可以理性设计材料结构，尽可能优化其性能。缺点在于，技术实现复杂，工艺要求的工况难以实现或实现成本过高；
5、二，在材料制备过程中，对层状堆垛的材料，引入一定尺寸的分子、离子，拓宽材料的层间距，提升材料的离子传输能力，降低材料总体上的过电位，优化平台电压。其优点在于处理工艺简单，缺点在于成本高，且会降低材料结构的稳定性；
6、三，在材料制备过程中，采用化学气相沉积，引入原料气，在特定表面发生物理化学变化，调控材料原有的孔结构，优化材料储能特性。其优点在于可以精确调控材料的孔口和孔内结构，显著优化材料储能特性，缺点在于能耗较高，不能选择性改变材料的某些特征结构（比如孔的表面和内部结构），不能选择性地在一定区域沉积，从而造成浪费，加工温度较高也会带来一定的风险。
技术实现思路
1、本发明的目的是针对现有技术中存在的提升碳材料能量转化效率的方法存在技术缺陷的问题，而提供一种基于液相沉积的碳材料的制备方法。
2、为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
3、一种基于液相沉积的碳材料的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤1，于保护气体保护下，将多孔碳置于液态碳源（常温下为液态，表面张力大于20 mn/m）中，在预定温度下浸渍，浸渍过程中，由于液态碳源的表面张力作用，液态碳源在毛细作用下吸附于所述多孔碳的孔道内，而不会在表面显著浸润，作为优选的，液态碳源为液态芳烃、液态环烷烃、液态芳烃衍生物或液态环烷烃衍生物；
5、步骤2，取出浸渍后的多孔碳，置于烘干设备内，以去除水分，得到中间体；
6、步骤3，在保护气体保护下，将所述中间体进行加热，加热温度为所述液态碳源的裂解温度，所述液态碳源的裂解温度大于气化温度，加热过程中，液态碳源裂解形成石墨沉积在所述多孔碳的孔道内，自然降温至室温，得到高能量转化效率的碳材料，液态碳源裂解沉积过程中，缩小孔腹尺寸的同时，同步缩小孔口尺寸，同时孔口和孔腹并未完全填充，保留了充分的储钠空间。
7、在上述技术方案中，所述步骤1和步骤3的保护气体为氮气或氩气。
8、在上述技术方案中，所述步骤1中的多孔碳的比表面积大于800m2/g。
9、在上述技术方案中，所述步骤1中的多孔碳为生物质炭、人造碳或天然的含碳矿石，优选的，所述生物质炭为植物的果实或种子碳化后形成的碳、植物中提取的天然树脂和木质素碳化后形成的碳，所述人造碳为初级产品碳化后形成的碳，所述初级产品为人造树脂或石油焦，所述天然的含碳矿石为煤或石墨。
10、在上述技术方案中，所述步骤1中的液态环烷烃为c7~c20环烷烃，例如环庚烷、环壬烷等；
11、所述步骤1中的液态环烷烃的衍生物为含氧、氮、磷、硫的c7~c20环烷烃，作为优选的，所述芳烃衍生物为氧杂环己烷、1,4-二氧六环及其烷基取代物；
12、所述步骤1中的液态芳烃为苯、蒽或萘；
13、所述步骤1中的液态芳烃衍生物为含有取代基的液态芳烃，所述取代基为烷基、含氧取代基、含氮取代基或者含硫取代基。
14、在上述技术方案中，所述步骤1中的预定温度为不超过液态碳源的气化温度和裂解温度，当温度过高时，会引起液态碳源的挥发或裂解。
15、在上述技术方案中，所述步骤1中的浸渍时间为60-120min，当浸渍时间过短时，不能保证液态碳源完全浸润多孔材料。
16、在上述技术方案中，所述步骤2中的烘干温度为60-105℃。
17、本发明的另一方面，还包括基于所述制备方法得到的高能量转化效率的碳材料。
18、在上述技术方案中，通过氮气和二氧化碳吸脱附测试，可知所述高能量转化效率的碳材料的孔腹直径为0.5-1.0nm，孔口直径为0.35-0.5nm。
19、本发明的另一方面，还包括所述高能量转化效率的碳材料在电池负极中的应用。
20、本发明的另一方面，还包括一种电池负极，所述负极中包括负极活性物质、导电剂和粘接剂，其中，所述负极活性物质是所述的高能量转化效率的碳材料；导电剂为super-p、ks-6、导电石墨、碳纳米管、石墨烯、碳纤维vgcf、乙炔黑或科琴黑；粘接剂为pvdf、cmc、sbr、ptfe、sa、paa或pan。
21、本发明的另一方面，还包括一种电池，包括正极、所述电池负极以及电解液；
22、所述正极的活性物质为过渡金属层状氧化物、钠聚阴离子化合物、普鲁士蓝或普鲁士白。
23、所述电解液包括有机溶剂和钠盐，其中有机溶剂包括ec、pc、dmc、dec、emc、ea、fec或vc；钠盐包括naclo4、napf6、nabf4、nafsi或natfsi。
24、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
25、1.本发明利用了具有一定表面张力的液态碳源在多孔碳表面不浸润、只能通过材料的孔的毛细作用吸附于材料中的特性，进行选择性沉积，液态碳源选择性的沉积在多孔碳的孔道内，而不在多孔碳的表面沉积，实现低原料成本、高原料利用率的沉积，同时提高了碳材料的能量转化效率；
26、2.相比于传统的液相沉积技术，本发明在关注并调控孔内结构的同时，同时将孔口的扫描电镜下的亚显微结构（晶格结构和晶畴结构）作为调控材料性能的参量，如图1所示，液相沉积后的碳材料具有发展良好的晶畴，将孔口缩小的同时孔腹充分缩小，通过特定液相沉积实现孔结构的理性设计和调控。由图2的sem可观察到材料表面没有颗粒状积碳，表明液态碳源的吸附主要选择性的进入孔内，由于较大表面张力不会在颗粒表面沉积，因此碳颗粒仍保持较光滑完整的形貌；
27、3.利用本发明液相沉积得到的碳材料可以优化充放电平台电压，提高能量转化效率。
1.一种基于液相沉积的碳材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于液相沉积的碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的液态碳源为液态芳烃、液态环烷烃、液态芳烃衍生物或液态环烷烃衍生物。
3.如权利要求1所述的基于液相沉积的碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1和步骤3的保护气体为氮气或氩气。
4.如权利要求1所述的基于液相沉积的碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的多孔碳的比表面积大于800m2/g。
5.如权利要求1所述的基于液相沉积的碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的多孔碳为生物质炭、人造碳或天然的含碳矿石。
6.如权利要求2所述的基于液相沉积的碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的液态环烷烃为c7~c20环烷烃；
7.如权利要求1所述的基于液相沉积的碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的浸渍时间为60-120min。
8.如权利要求1所述的基于液相沉积的碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的烘干温度为60-105℃。
9.利用如权利要求1-8中任一项所述制备方法得到的碳材料，其特征在于，所述碳材料的孔腹直径为0.5-1.0nm，孔口直径为0.35-0.5nm。
10.如权利要求9所述的碳材料在电池负极中的应用。
