一种钠/钾电用硬软碳复合材料电极的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111755675A(43)申请公布日2020.10.09(21)申请号202010610148.2(22)申请日2020.06.30(71)申请人中国石油大学（华东）地址266580山东省青岛市经济技术开发区长江西路66号(72)发明人李忠涛李跃然董运发赵青山吴明铂(74)专利代理机构南京灿烂知识产权代理有限公司32356代理人王江南(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/587(2010.01)H01M10/054(2010.01)权利要求书1页说明书8页附图8页(54)发明名称一种钠/钾电用硬软碳复合材料电极的制备方法(57)摘要本发明公开了一种钠/钾电用硬软碳复合材料电极的制备方法，将硬碳前驱体海藻酸钠与软碳前驱体3，3’，4，4’‑联苯四甲酸二酐按照质量比为1～4：1的比例分散于水中，剧烈搅拌，冷冻成冰块，置于冻干机中冻干得到软硬复合碳，将软硬复合碳置于管式炉中，煅烧，将煅烧后的样品冷却至室温，洗涤，干燥，得到钠/钾电用硬软碳复合材料。在低倍率下该材料主要的储能机制为扩散控制，高倍率下主要为赝电容贡献的储能容量，钾离子在复合碳材料的碳层结构中扩散较快，有利于长循环和倍率性能的提升。CN111755675ACN111755675A权利要求书1/1页1.一种钠/钾电用硬软碳复合材料电极的制备方法，其特征在于：包括，将硬碳前驱体海藻酸钠与软碳前驱体3，3’，4，4’-联苯四甲酸二酐按照质量比为1～4：1的比例分散于水中，剧烈搅拌，冷冻成冰块，置于冻干机中冻干得到软硬复合碳，将软硬复合碳置于管式炉中，煅烧，将煅烧后的样品冷却至室温，洗涤，干燥，得到钠/钾电用硬软碳复合材料。2.如权利要求1所述的钠/钾电用硬软碳复合材料电极的制备方法，其特征在于：所述硬碳前驱体海藻酸钠与软碳前驱体3，3’，4，4’-联苯四甲酸二酐按照质量比为1.5：1的比例分散于水中。3.如权利要求1或2所述的钠/钾电用硬软碳复合材料电极的制备方法，其特征在于：所述剧烈搅拌，为剧烈搅拌10h；所述煅烧，为在氮气氛围下1000℃煅烧4h，升温速率为5℃min-1。4.如权利要求1或2所述的钠/钾电用硬软碳复合材料电极的制备方法，其特征在于：所述洗涤，为用1M的盐酸洗1h，再用去离子水洗涤；所述干燥，为60℃鼓风干燥12h。5.如权利要求1或2所述的钠/钾电用硬软碳复合材料电极的制备方法，其特征在于：还包括，将所述钠/钾电用硬软碳复合材料、导电剂SuperP和粘结剂聚偏氟乙烯以8:1：1或7:2:1的质量比研磨30min，再加入溶剂N-甲基吡咯烷酮调成均匀浆料，再将所述浆料涂布在铜箔上，置于真空干燥箱中80℃，12h烘干得到工作电极；以金属钠/钾片为对电极，钠电电解液为1MNaClO4的EC/DEC1:1vol溶液，5％FEC作为电解液添加剂，钾电电解液为0.8M的KPF6的EC/DEC1:1vol溶液，将工作电极在氧含量和水含量均低于0.1ppm的手套箱中进行CR2032纽扣电池装配。2CN111755675A说明书1/8页一种钠/钾电用硬软碳复合材料电极的制备方法技术领域[0001]本发明属于钠/钾电用硬软碳复合材料电极技术领域，具体涉及一种钠/钾电用硬软碳复合材料电极的制备方法。背景技术[0002]石墨负极材料已经成功应用于锂离子电池中，但是受限于较低的理论比容量，目前商业化的石墨负极比容量的发挥已经接近它的理论极限，还是不能达到电动汽车对于高能量密度的要求。钠离子电池，有着和锂离子电池类似的工作原理，凭借其丰富的钠资源，较低的成本，成为了锂离子电池一个很有前途的替代品。然而，传统的石墨负极应用在钠离子电池中时，展现出的比容量和长循环性能远远不能达到实用化的需求。[0003]有鉴于此，大量的科研工作者开始集中研发一些钾电的碳基负极材料，合金类等负极材料。合金类负极材料由于固有的缺点：在长周期的循环过程中，电极材料体积膨胀比较大，应力使电极材料发生破裂粉碎等，长循环性能有待改进。近年来，科研工作者已经研发了大量的碳基负极材料，比如：软碳，硬碳，杂原子掺杂的碳材料，各种微观形貌的碳等。但是这些碳基材料往往难以同时实现高的比容量，良好的长循环性能，以及优异的倍率性能。更特别的，这些碳负极材料还难以实现规模化量产。[0004]软碳、硬碳以及杂原子掺杂的碳材料，各有各的优缺点，但是如何采用一种简易的方法达到几种不同碳材料的优势的优异协同作用，还是一个挑战。软碳导电性好，倍率性能好，但是循环稳定性差，比容量低。而硬碳循环稳定性好，比容量高，但其导电性差导致倍率性能差。发明内容[0005]本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部