一种钾离子电池负极储能材料的制备方法和应用.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CN110993919A(43)申请公布日2020.04.10(21)申请号201911323701.8(22)申请日2019.12.20(71)申请人上海电力大学地址200090上海市杨浦区平凉路2103号(72)发明人闵宇霖杜金成范金辰时鹏辉徐群杰(74)专利代理机构上海申汇专利代理有限公司31001代理人徐俊吴宝根(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M10/054(2010.01)权利要求书1页说明书6页附图5页(54)发明名称一种钾离子电池负极储能材料的制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种钾离子电池负极储能材料的制备方法和其在钾离子电池中的应用。制备方法为：制备水凝胶、干凝胶前驱体；将前驱体转移至管式炉中进行初步煅烧，然后自然冷却；将初步煅烧的产物取出，在干燥环境下研磨，酸洗，干燥；将干燥的样品在KOH研磨混合下活化；将跟氢氧化钾研磨混合后的产品转入管式炉中煅烧；然后自然冷却降温至室温；将产品进行酸洗，最后利用蒸馏水、去离子水、超纯水、或者乙醇洗至中性，干燥、最后得到优异循环性能的钾离子电池负极储能材料。本发明制备方法简单，成本低廉，制备的材料具有较大的比表面积，同时具备优异的充放电比容量及良好的倍率性能，性能优异，适用于大规模商业电池的生产。CN110993919ACN110993919A权利要求书1/1页1.一种钾离子电池负极储能材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)：制备水凝胶：称量高吸水树脂，置入反应釜中，加入去离子水对于凝胶进行预处理，使得高吸水树脂转化为趋于整体化的水凝胶；步骤2)：制备干凝胶前驱体：将制备的水凝胶冷冻得到冰凝胶，然后将冰凝胶放入冷冻干燥的仪器中，将固态冰升华，得到干燥的干凝胶前驱体；步骤3)：将前驱体转移至管式炉中进行初步煅烧，然后自然冷却；步骤4)：将初步煅烧的产物取出，在干燥环境下研磨，酸洗，干燥；步骤5)：将干燥的样品在KOH研磨混合下活化；步骤6)：将跟氢氧化钾研磨混合后的产品转入管式炉中煅烧；然后自然冷却降温至室温；步骤7)：将步骤6)的产品进行酸洗，最后利用蒸馏水、去离子水、超纯水、或者乙醇洗至中性，干燥、最后得到优异循环性能的钾离子电池负极储能材料。2.如权利要求1所述的钾离子电池负极储能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的高吸水树脂与去离子水的质量比1：(1–1000)。3.如权利要求1所述的钾离子电池负极储能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中预处理的温度为130-190℃，反应时间为温1-10小时。4.如权利要求1所述的钾离子电池负极储能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中的初步煅烧在氮气或氩气氛围中进行，以1-2℃/min的速率升温到550-650℃，然后保温1.5-2.5小时。5.如权利要求1所述的钾离子电池负极储能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3)和步骤6)中的煅烧采用的温度为400-1000℃，煅烧氛围分别采用氦气或氩气，升温速率为1-10℃/min，保温时间为15min-5h。6.如权利要求1所述的钾离子电池负极储能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4)和步骤7)中的酸洗采用浓度为0.0001-1mol/L的盐酸、硫酸或硝酸进行酸洗。7.如权利要求1所述的钾离子电池负极储能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤5)的活化过程中，KOH与样品的质量比为(20-500)：1，KOH的质量浓度为5-30％。8.一种权利要求1-7任意一项所述钾离子电池负极储能材料的制备方法制备的钾离子电池负极储能材料在钾离子电池中的应用。2CN110993919A说明书1/6页一种钾离子电池负极储能材料的制备方法和应用技术领域[0001]本发明涉及一种电池材料，具体涉及一种具有优异循环性能的钾离子电池负极储能材料的制备方法和应用，属于储能材料技术领域。背景技术[0002]钾离子电池(KIBs)是被认为用于替代锂离子电池(LIBs)的很有前途的能量存储电池。KIBs具有和LIBs类似的基本原理即“摇椅”式的储能原理，对于锂而言，钾的天然丰度比锂丰富，这也为进一步研究KIBs提供了有利条件。由于K+/K(-2.93V)的氧化还原电位比Na+/Na(-2.71V)更接近Li+/Li(-3.04V)，表明KIBs具有更高的电压平台和能量密度。值得注意的是，对KIBs的研究仍处于起步阶段。此外，与钠离子所不同的是钾离子的尺寸较大(比和的大)，导致电化学性能，如可逆容量在脱钾和嵌钾过程中的循环性能低于LIBs。钾电解质的相互作用小，能显示出比锂和钠更高的电导率。这也为随后的KIBs开发研究提供了额外的优势。此外，开发更多储能材料用于KIBs，提升循环寿命