一种造纸黑液转化多孔碳钠离子电池负极材料的制备方法.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CN107452960A(43)申请公布日2017.12.08(21)申请号201710547701.0(22)申请日2017.07.06(71)申请人陕西科技大学地址710021陕西省西安市未央区大学园区陕西科技大学(72)发明人孔硌许占位宋顺喜沈学涛杨军黄剑锋李康王天(74)专利代理机构西安智大知识产权代理事务所61215代理人张震国(51)Int.Cl.H01M4/583(2010.01)H01M10/054(2010.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种造纸黑液转化多孔碳钠离子电池负极材料的制备方法(57)摘要一种造纸黑液转化多孔碳钠离子电池负极材料的制备方法，首先，将造纸黑液置于烘箱中于50～90℃干燥；然后，将干燥后的产物置于管式炉中，通入氩气作为保护气体以2～10℃/min的升温速率从室温升高到600～800℃进行热处理，得到多孔碳材料；最后，将所得的多孔碳材料置于马弗炉中于200～350℃进行活化处理，冷却后，得到多孔碳钠离子电池负极材料。本发明选用造纸黑液作为原料，将造纸生产过程中的废弃物“造纸黑液”回收再利用，其中的木质素、植物纤维等经过热处理转化为碳，黑液本身所包含的碱在高温下能够刻蚀碳材料，使得到的产物获得三维多孔结构，再结合活化处理，得到分级结构纳米多孔碳材料。CN107452960ACN107452960A权利要求书1/1页1.一种造纸黑液转化多孔碳钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：1)首先，将造纸黑液置于烘箱中于50～90℃干燥；2)然后，将干燥后的产物置于管式炉中，通入氩气作为保护气体以2～10℃/min的升温速率从室温升高到600～800℃进行热处理，得到多孔碳材料；3)最后，将所得的多孔碳材料置于马弗炉中于200～350℃进行活化处理，冷却后，得到多孔碳钠离子电池负极材料。2.根据权利要求1所述的造纸黑液转化多孔碳钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1)干燥时间为10～30h。3.根据权利要求1所述的造纸黑液转化多孔碳钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤2)氩气流速为20～100ml/min。4.根据权利要求1所述的造纸黑液转化多孔碳钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤2)热处理时间为1～5h。5.根据权利要求1所述的造纸黑液转化多孔碳钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤3)活化处理时间为0.5～2h。2CN107452960A说明书1/3页一种造纸黑液转化多孔碳钠离子电池负极材料的制备方法技术领域[0001]本发明属于钠离子电池负极材料制备领域，具体涉及一种造纸黑液转化多孔碳钠离子电池负极材料的制备方法。技术背景[0002]随着全球能源需求的不断高涨，寻找新的储能装置已经成为新能源领域研究的热点。锂离子电池具有比能量高、循环寿命长、体积小、无记忆效应、无污染等特点，其迅速发展成为极具潜力的新一代储能电源，目前已被广泛用作各种电子产品的工作电源和移动式装备的动力电池。然而锂资源的稀缺限制了锂离子电池技术的大规模应用。相对而言，钠储量较锂高、分布广泛，且价格便宜，钠元素质量占地球地壳质量的2.6％，因此钠离子电池相关技术的研究获得越来越多的关注。[0003]钠离子电池负极材料应能够容纳大量的Na+，且具有较高的电导率，以及良好的稳定性等特点。常规的石墨负极材料用于钠离子电池，其容量只有20mAhg-1，难以同时满足上述要求，存在着首次充放电效率低、大电流充放电性能差等缺点，限制了钠离子电池的应用。多孔碳材料的电导率适中，层间距可控，且多孔结构具有高的比表面积，可作为钠离子电池负极材料的候选材料。[0004]近年来，国内外众多学者针对生物质转化碳材料及其电化学性能进行了深入研究。该方法选用的原料来源广泛，成本低廉，实验方法简便，因此得到了越来越多的关注。然而，采用该方法制备碳材料需要去除生物质材料中的杂质，其中需要用到强酸、碱类化学试剂经水热反应进行纯化，这对实验操作安全提出较高要求，产量较小且易对环境造成污染。[0005]文献1“程凤丽,柳伟.以蒲草绒为碳源制备多孔碳及其在电化学中的应用[J].电池工业，2017,21(1):20-25”公开了一种制备电池电极用多孔碳材料的方法，该方法以蒲草绒为原料，经过酸、碱高温纯化处理后，加入KOH热处理得到多孔碳电极材料，但该方法需在反应过程中引入强酸、强碱化学试剂，实验废液对环境有害。[0006]文献2“李尧,基于植物分级结构的多孔碳功能材料的制备与锂离子电池负极性能研究[D].上海交通大学,2015”公开了一种以稻壳为原料，制备多孔碳电极材料的方法，但该方法也需要用到强酸、碱化学试剂，不利于环