一种利用含碳生物质壳制备硬碳的方法及其应用.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CN106744798A(43)申请公布日2017.05.31(21)申请号201611140134.9(22)申请日2016.12.12(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人韩建涛王坤(74)专利代理机构北京众合诚成知识产权代理有限公司11246代理人徐杨松(51)Int.Cl.C01B32/05(2017.01)H01M4/587(2010.01)H01M10/054(2010.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种利用含碳生物质壳制备硬碳的方法及其应用(57)摘要本发明涉及一种利用含碳生物质壳制备硬碳的方法，包括如下步骤：按照碱性溶液中的碱：含碳生物质壳粉末的质量比为(1-20):1的量，向碱性溶液中加入含碳生物质壳粉末，记为溶液A；将溶液A注入不锈钢反应釜中密封水热，待产物随炉冷却至室温后取出，得到预处理的含碳生物质壳粉末；将得到的预处理含碳生物质壳粉末加入足量酸清洗，并去除多余无机盐杂质离子，得到硬碳前驱体；将得到的硬碳前驱体在惰性气体气氛下碳化，得到B物质；将得到的硬碳材料先用足量的酸去除硅，再进行烘干，得到硬碳。本发明的有益效果是：具有原料价格低廉、丰富，工业化程度高，制造成本低，易于商业化生产，性能优异，实用性高的特点。CN106744798ACN106744798A权利要求书1/1页1.一种利用含碳生物质壳制备硬碳的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、按照碱性溶液中的碱：含碳生物质壳粉末的质量比为(1-20):1的量，向碱性溶液中加入含碳生物质壳粉末，记为溶液A；步骤二、将溶液A注入不锈钢反应釜中，于30℃到200℃密封水热1h至20h，待产物随炉冷却至室温后取出，得到预处理的含碳生物质壳粉末；步骤三、将步骤二中得到的预处理含碳生物质壳粉末加入足量酸清洗，再用纯净水洗涤至中性，并去除多余无机盐杂质离子，得到硬碳前驱体；步骤四、将步骤三中得到的硬碳前驱体在惰性气体气氛下，于800℃至1500℃碳化2h到10h，得到B物质；步骤五、将步骤四中得到的B物质先用足量的酸去除硅，再用大量清水洗至中性，最后进行烘干，得到硬碳。2.根据权利要求1所述的一种利用含碳生物质壳制备硬碳的方法，其特征在于，所述步骤一中，含碳生物质壳为山竹壳。3.根据权利要求1所述的一种利用含碳生物质壳制备硬碳的方法，其特征在于，所述步骤一中，含碳生物质壳为核桃壳。4.根据权利要求1所述的一种利用含碳生物质壳制备硬碳的方法，其特征在于，所述步骤一中，所述碱为氢氧化钠。5.根据权利要求1所述的一种利用含碳生物质壳制备硬碳的方法，其特征在于，所述步骤二中，水热温度为120℃至180℃。6.根据权利要求1所述的一种利用含碳生物质壳制备硬碳的方法，其特征在于，所述步骤二中，水热时间为1h至20h。7.根据权利要求1所述的一种利用含碳生物质壳制备硬碳的方法，其特征在于，所述步骤三中，所采用的酸为稀盐酸。8.根据权利要求1所述的一种利用含碳生物质壳制备硬碳的方法，其特征在于，所述步骤四中，所采用的酸为氢氟酸。9.根据权利要求1所述的一种利用含碳生物质壳制备硬碳的方法，其特征在于，所述步骤四中，所述惰性气体气氛包括N2或Ar。10.一种根据权利要求1至9任一所述硬碳作为钠离子电池负极用材料的应用。2CN106744798A说明书1/6页一种利用含碳生物质壳制备硬碳的方法及其应用技术领域[0001]本发明涉及一种利用含碳生物质壳制备硬碳的方法及其应用。背景技术[0002]传统化石燃料的大量燃烧引起能源危机和严重的环境污染，可再生清洁能源的开发与利用已刻不容缓。然而，可再生清洁能源如太阳能、风能等新能源虽清洁可再生，但是受到时间段和天气等的影响比较大，有不稳定、不连续和不可控等缺点，需要开发配套的储能装置来以保证发电、供电的连续性和稳定性。与其他电化学储能相比，锂离子电池具有能量密度大、循环寿命长、工作电压高、无记忆效应、自放电小、工作温度范围宽等优点，在便携式电子设备、通讯设备、静态储能和电动汽车领域的应用非常广泛。但是在大型储能方面，锂离子电池面临着成本高、寿命短、存在安全隐患等问题，随着的锂电行业的发展，对锂的需求越来越大，而锂在地壳中的丰度仅为0.0065wt％，且分布不均、开采困难，由此造成锂成本升高，不能满足日益发展的储能电池的需要。[0003]钠与锂处在同一个主族，位于锂的下方，因此两者的物理化学性质非常相似。与锂相比，钠在地壳中的丰度为2.74wt％，资源丰富，开采方便，成本低廉，安全性高。同时，钠离子电池能量密度高、成本低、无环境污染，非常适合于大规模储能应用。电极材料是钠离子电池的重要组成部分。截止