一种钠离子电池负极材料用生物碳的制备方法.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CN106099089A(43)申请公布日2016.11.09(21)申请号201610532952.7(22)申请日2016.07.07(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1号(72)发明人黄剑锋李瑞梓王瑞谊李文斌许占位曹丽云李嘉胤罗艺佳(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人齐书田(51)Int.Cl.H01M4/38(2006.01)H01M4/133(2010.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种钠离子电池负极材料用生物碳的制备方法(57)摘要本发明公开了一种钠离子电池负极材料用生物碳的制备方法，(1)将柚子皮洗净清除表面杂质，剪碎得均匀块状A；(2)将均匀块状A进行冷冻干燥得块状B；(3)向块状B中加入浓硫酸后进行均相反应，得反应产物C；(4)将反应产物C抽滤烘干后移入管式气氛炉中碳化，得碳化产物D；(5)将碳化产物D分别用去离子水和无水乙醇浸泡、洗涤抽滤，然后干燥，得到球状结构的钠离子电池负极材料。本发明方法制得的生物碳组成均一，纯度较高，为分散均匀的球状结构，此种结构可有效的缩短钠离子扩散路径，提高钠离子电池的容量和循环稳定性能。本发明使用的原材料柚子皮绿色无污染，可实现变废为宝，且制备方法简单，反应温度低，反应时间短，无需后续处理，对环境友好。CN106099089ACN106099089A权利要求书1/1页1.一种钠离子电池负极材料用生物碳的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将柚子皮洗净清除表面杂质，剪碎得均匀块状A；2)将均匀块状A进行冷冻干燥得块状B；3)向块状B中加入浓硫酸调节pH至1～3后进行均相反应，得反应产物C；4)将反应产物C抽滤烘干后移入管式气氛炉中于惰性条件下碳化，得碳化产物D；5)将碳化产物D采用去离子水和乙醇浸泡、洗涤，然后抽滤并干燥，得到多孔隙的球状结构生物碳。2.根据权利要求1所述的一种钠离子电池负极材料用生物碳的制备方法，其特征在于，步骤1)中均匀块状A的直径为4～6mm。3.根据权利要求1所述的一种钠离子电池负极材料用生物碳的制备方法，其特征在于，步骤2)中冷冻干燥的温度为-9℃～-5℃，时间为12～36h。4.根据权利要求1所述的一种钠离子电池负极材料用生物碳的制备方法，其特征在于，步骤3)中浓硫酸的浓度为1～5mol·L-1。5.根据权利要求1所述的一种钠离子电池负极材料用生物碳的制备方法，其特征在于，步骤3)中均相反应具体为：以6～15℃/min的升温速率由室温升温到150℃～200℃并保温12～24h，然后自然冷却到室温。6.根据权利要求1所述的一种钠离子电池负极材料用生物碳的制备方法，其特征在于，步骤4)中碳化具体为：管式气氛炉10min升温到50℃，75min升温到500～800℃并保温1～3h，然后自然冷却到室温。7.根据权利要求1所述的一种钠离子电池负极材料用生物碳的制备方法，其特征在于，步骤5)中将碳化产物D采用去离子水和乙醇浸泡、洗涤具体为：将碳化产物D先用去离子水浸泡10min，洗涤5次，然后再用无水乙醇浸泡10min，洗涤5次。8.根据权利要求1所述的一种钠离子电池负极材料用生物碳的制备方法，其特征在于，步骤5)中干燥的温度为80～110℃，时间为6～12h。2CN106099089A说明书1/4页一种钠离子电池负极材料用生物碳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，具体涉及一种钠离子电池负极材料用生物碳的制备方法。背景技术[0002]锂离子电池具有能量密度大、循环寿命长、无记忆效应等优点而被广泛应用于便携式电子市场。但随着交通工具以及大型电力系统等产业对锂离子电池依赖的加剧，全球的锂资源将无法有效满足动力锂离子电池的巨大需求，从而将进一步推高与锂相关材料的价格，增大电池成本，最终阻碍新能源产业的发展。因此，开发其它廉价可替代锂离子电池的相关储能技术非常关键。钠在地球中蕴藏量比锂要高4～5个数量级，且分布广泛，因此用钠离子电池代替锂离子电池能缓解锂的资源短缺问题。同时，钠元素和锂元素位于元素周期表的同一主族，具有相似的物理化学性质，而且钠离子电池具有与锂离子电池类似的工作原理，使得在这两个体系中运用相似的化合物作为电极材料成为可能。但是由于钠离子的半径比锂离子的大，导致可逆容量和倍率性能降低。钠离子电池研究的关键在于新型高性能电极材料的开发，基于锂离子电池的成功经验，目前的研究主要集中在正极材料上，如果提升对负极材料的研究将会大大提高钠离子电池的性能。[0003]柚子是人们喜食的上等水果之一，属可再生资源，在我国广西、四川、海南等地盛产，销售遍及全国各地。人们一般只吃其肉，约