基于化学活化的剑麻炭纤维制备锂离子电池负极材料的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103441242A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103441242103441242A(43)申请公布日2013.12.11(21)申请号201310416581.2(22)申请日2013.09.13(71)申请人桂林理工大学地址541004广西壮族自治区桂林市建干路12号(72)发明人覃爱苗余心亮余卫平杜锐韦春(51)Int.Cl.H01M4/1393(2010.01)C01B31/02(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图1页附图1页(54)发明名称基于化学活化的剑麻炭纤维制备锂离子电池负极材料的方法(57)摘要本发明公开了一种基于化学活化的剑麻炭纤维制备锂离子电池负极材料的方法。将剑麻纤维揉搓、洗涤和烘干；用质量分数为15-25%的ZnCl2溶液按ZnCl2和剑麻纤维的质量比为2-6:1浸渍比浸泡24小时，用去离子水冲洗，80-100℃经12-24小时烘干；置于真空管式电阻炉中，在气体流量为40ml/min的氮气气氛下炭化0.5-1小时，炭化温度为700-1000℃，升温速率为1-10℃/min，自然冷却后即获得黑色纤维状剑活性炭纤维。以锂片为正极材料、以制得的剑麻活性炭纤维经研磨后做为负极材料组装成锂离子电池，进行恒流充放电测试，结果显示，经过化学改性处理后的剑麻炭纤维相比于未经处理的剑麻炭纤维和市售活性炭有着更加优良的电化学性能。CN103441242ACN10342ACN103441242A权利要求书1/1页1.一种剑麻纤维为原料制备锂离子电池负极材料的方法，其特征在于具体步骤为：（1）预处理：通过将剑麻纤维揉搓、洗涤和烘干过程，除去原始剑麻纤维中夹杂的组织碎屑；（2）将步骤（1）处理后的剑麻纤维用质量分数为15-25%的ZnCl2溶液按ZnCl2和剑麻纤维的质量比为2-6:1的浸渍比浸泡24小时，然后将剑麻纤维上的ZnCl2溶液残留用去离子水冲洗至中性，80-100℃经12-24小时烘干；（3）将步骤（2）得到的剑麻纤维置于真空管式电阻炉中，在气体流量为40ml/min的氮气气氛下炭化0.5-1小时，炭化温度为700-1000℃，升温速率为1-10℃/min，自然冷却后即获得黑色纤维状剑麻活性炭纤维，将剑麻活性炭纤维经机械研磨至粒径为100-300目后即为锂离子电池负极材料。2CN103441242A说明书1/3页基于化学活化的剑麻炭纤维制备锂离子电池负极材料的方法技术领域[0001]本发明涉及一种基于化学活化的剑麻炭纤维制备锂离子电池负极材料的方法。背景技术[0002]锂离子电池的出现，不仅彻底改变了便携式电子市场，而且最近几年已经开始应用于电动汽车，越来越深刻地影响着人们的日常生活。虽然目前技术水平日益成熟，大规模产业化也已开始形成，但是锂离子电池依然存在诸多的不足，例如成本过高、安全性差和使用寿命短等，其中最关键的影响因素就是锂离子电池的电极材料。随着人们生活水平的提高，锂离子电池的需求量日渐增大，对性能也提出了越来越高的要求，因此寻找低成本、高容量的电极材料成为锂离子电池发展和改进的主要方向。[0003]生物质材料是全球储量最丰富的可再生资源，本发明采用剑麻纤维这一广泛而又易得的生物质原料制备炭纤维，通过化学活化法处理后作为锂离子电池负极材料，极大地节约了生产成本，测试结果亦表明处理后的剑麻纤维具有优良的电化学性能，为锂离子电池负极材料的选择提供了一种可能的方向。发明内容[0004]本发明的目的在于提供一种基于化学活化的剑麻炭纤维制备锂离子电池负极材料的方法，以降低锂离子电池的生产成本，提高其使用性能。[0005]具体步骤为：（1）预处理：通过将剑麻纤维揉搓、洗涤、烘干过程，除去原始剑麻纤维中夹杂的组织碎屑。[0006]（2）将步骤（1）处理后的剑麻纤维用质量分数为15-25%的ZnCl2溶液按ZnCl2和剑麻纤维的质量比为2-6:1的浸渍比浸泡24小时，然后将剑麻纤维上的ZnCl2溶液残留用去离子水冲洗至中性，80-100℃经12-24小时烘干。[0007]（3）将步骤（2）得到的剑麻纤维置于真空管式电阻炉中，在气体流量为40ml/min的氮气气氛下炭化0.5-1小时，炭化温度为700-1000℃，升温速率为1-10℃/min，自然冷却后即获得黑色纤维状剑麻活性炭纤维，将剑麻活性炭纤维经机械研磨至粒径为100-300目后即为锂离子电池负极材料。[0008]（4）将步骤（3）所得电池负极材料、导电剂乙炔黑以及粘结剂聚偏氟乙烯（PVDF）按质量比90:2:8混合，每克电池负极材料加入1ml的N-甲基吡咯烷酮(NMP)后搅拌均匀，涂抹在集流体铜箔上，干燥后压制成直径为16mm的圆片，此即为负极极片。