一种采用氮掺杂多孔碳材料制作钾离子电池负极的方法.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CN107275578A(43)申请公布日2017.10.20(21)申请号201710541032.6H01M10/054(2010.01)(22)申请日2017.07.05(71)申请人中国矿业大学地址221116江苏省徐州市大学路1号中国矿业大学科研院(72)发明人鞠治成戚秀君李静王宏吴璇崔永丽庄全超(74)专利代理机构南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)32249代理人杨晓玲(51)Int.Cl.H01M4/1393(2010.01)H01M4/36(2006.01)H01M4/587(2010.01)H01M4/62(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种采用氮掺杂多孔碳材料制作钾离子电池负极的方法(57)摘要一种采用氮掺杂多孔碳材料制作钾离子电池负极的方法，属于钾离子电池负极的制作方法。首先制备氮掺杂多孔碳材料，采取简单易得的高温固相烧结方法，调控反应过程中技术参数，制备得到氮掺杂多孔碳材料结构，然后采用氮掺杂多孔碳材料制作钾离子电池负极；将氮源溶于溶剂中，形成透明溶液，并将加入适量碳源于上述溶液中，通过搅拌且不断加入溶剂使氮源充分均匀扩散，获得白色产物；将白色产物置于冷冻干燥机中干燥3-10小时后转移至坩埚中，并在真空管式炉中氩气气氛下以1-10℃/min的速率升温至350-1200摄氏度保温3-6小时，生成的产物经分离提纯即得目标产物。钾离子电池负极，电化学性能优异，原料价格低廉，合成方法简单，操作步骤可控性高，较易于扩大生产。CN107275578ACN107275578A权利要求书1/1页1.一种采用氮掺杂多孔碳材料制作钾离子电池负极的方法，其特征是：钾离子电池负极的制备方法：首先制备氮掺杂多孔碳材料，采取简单易得的高温固相烧结方法，调控反应过程中技术参数，制备得到氮掺杂多孔碳材料结构，然后采用氮掺杂多孔碳材料制作钾离子电池负极。2.根据权利要求1所述的一种采用氮掺杂多孔碳材料制作钾离子电池负极的方法，其特征是：钾离子电池负极的制备方法，具体步骤如下：(1)将制备的氮掺杂多孔碳材料、导电炭黑及粘结剂聚偏氟乙烯按质量比为70∶20∶10分散于N-甲基吡咯烷酮溶液中制成浆料，将浆料均匀地涂布在铜箔集流体上；再将涂膜后的电极片在鼓风干燥箱中50±20摄氏度下烘干，获得电极片；（2）将获得的电极片裁剪成直径为14毫米的圆形电极，并用粉末压力机压制后，再置于真空烘箱中120摄氏度烘干12小时，然后移入专用手套箱内放置24小时后即获得钾离子电池电极片；所述的粉末压力机的压力为15兆帕。3.根据权利要求1或2所述的一种采用氮掺杂多孔碳材料制作钾离子电池负极的方法，其特征是：所述的氮掺杂多孔碳材料制备方法，包括以下步骤：（1）将氮源溶于溶剂中，氮源与溶剂配比质量比为1:2~5，配制成透明的溶液；并将碳源加入到上述溶液中，溶液与碳源质量配比为1:0.8~2，形成一种白色物质；（2）将上述白色物质置于冷冻干燥机中干燥3-10小时即得初始产物；（3）将步骤（2）得到的初始产物在真空管式炉中氩气气氛下以1-10℃/min的速率升温至350-1200摄氏度保温3-6小时，再经分离提纯即可得到氮掺杂多孔碳材料。4.根据权利要求3所述的一种采用氮掺杂多孔碳材料制作钾离子电池负极的方法，其特征是：所述的氮源为铵盐，为碳酸铵(（NH4）2CO3)、碳酸氢铵(NH4HCO3)、氯化铵（NH4Cl）或尿素(CO(NH2)2）中的一种。5.根据权利要求3所述的一种采用氮掺杂多孔碳材料制作钾离子电池负极的方法，其特征是：所述的溶剂为去离子水或乙醇。6.根据权利要求3所述的一种采用氮掺杂多孔碳材料制作钾离子电池负极的方法，其特征是：所述的碳源为改性后的高度水溶性聚合物（聚丙烯酸树脂）。7.根据权利要求3所述的一种采用氮掺杂多孔碳材料制作钾离子电池负极的方法，其特征是：所述的步骤（3）中，分离提纯为离心或者布氏漏斗抽滤，去离子水反复洗涤。2CN107275578A说明书1/4页一种采用氮掺杂多孔碳材料制作钾离子电池负极的方法技术领域[0001]本发明涉及一种钾离子电池负极的制作方法，特别是一种采用氮掺杂多孔碳材料制作钾离子电池负极的方法。背景技术[0002]锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长和无污染等突出优点，已成为电池市场的主流，并开始应用于驱动电动汽车。但随着锂离子电池的大规模应用，锂的价格和资源的有限性越来越为人们所担忧。近年来,许多新型替代储能电池应运而生,迅速发展,主要包括钠离子、钾离子、镁离子、钙离子等二次电池。钾离子电池具有许多优势,其中钾源价格便宜,在地壳的中的含量丰富,钾离子电池与锂离子电池的标准还原电势最为接近因而能量密度高,且钾