锂离子电池用中空炭纤维负极材料及其制备方法和应用.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CN108923047A(43)申请公布日2018.11.30(21)申请号201810699655.0(22)申请日2018.06.29(71)申请人中南林业科技大学地址410004湖南省长沙市天心区韶山南路498号(72)发明人张翔胡进波李贤军刘贡钢(74)专利代理机构湖南兆弘专利事务所(普通合伙)43008代理人张丽娟(51)Int.Cl.H01M4/583(2010.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书7页附图5页(54)发明名称锂离子电池用中空炭纤维负极材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种锂离子电池用中空炭纤维负极材料及其制备方法和应用，该锂离子电池用炭纤维负极材料的微观形貌呈中空纤维状。制备方法包括（1）将生物质原材料浸入硝酸溶液中在60℃～90℃下进行脱木质素处理，得到悬浮液；（2）将所得悬浮液超声分散后过滤干燥，得到原生木质纤维，再在惰性气体保护下升温至700℃～1100℃进行热解炭化即得炭纤维负极材料。本发明的负极材料较好地保留了中空纤维状形貌，具有比容量大、倍率性能优异的特点。本发明的制备方法原材料来源丰富、环保可再生，可广泛应用于锂离子电池制备领域。CN108923047ACN108923047A权利要求书1/1页1.一种锂离子电池用中空炭纤维负极材料，其特征在于，所述锂离子电池用中空炭纤维负极材料的微观形貌呈中空纤维状，直径为1μm～10μm，所述锂离子电池用中空炭纤维负极材料在充放电流为50mA/g的条件下，首次放电比容量为525mAh/g～660mAh/g，首次库伦效率为65%～85%。2.一种锂离子电池用中空炭纤维负极材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将生物质原材料浸入硝酸溶液中，在60℃～90℃下进行预处理，除去生物质原材料中的木质素、半纤维素和果胶成分，得到悬浮液；（2）将步骤（1）所得悬浮液在水中超声分散后过滤干燥得到原生木质纤维，再将干燥后的原生木质纤维在惰性气体保护下升温至700℃～1100℃进行热解炭化，冷却至室温，得到锂离子电池用中空炭纤维负极材料。3.根据权利要求2所述的锂离子电池用中空炭纤维负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述生物质原材料包括木材和/或竹材，所述生物质原材料的质量与硝酸溶液的体积之比为5g～15g∶50mL～150mL，所述硝酸溶液的浓度为10%～40%。4.根据权利要求2所述的锂离子电池用中空炭纤维负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述生物质原材料在浸入硝酸溶液之前，先经过粉碎过筛，所述过筛为过40目～100目筛。5.根据权利要求2所述的锂离子电池用中空炭纤维负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述预处理的时间为0.5h～5h。6.根据权利要求2～5中任一项所述的锂离子电池用中空炭纤维负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述升温的速率为1℃/min～10℃/min，所述热解炭化的时间为1h～3h。7.根据权利要求2～5中任一项所述的锂离子电池用中空炭纤维负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述超声分散的时间为10min～120min。8.一种如权利要求1所述的锂离子电池用中空炭纤维负极材料或者如权利要求2～7中任一项所述的制备方法制得的锂离子电池用中空炭纤维负极材料在制备锂离子电池中的应用。9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述应用包括以下步骤：将锂离子电池用中空炭纤维负极材料、导电炭黑和粘结剂混合，将所得混合物加入N-甲基吡咯烷酮溶剂中搅拌，然后在铜箔上涂膜，制备负极电极片，再以金属锂片为对电极，以LiPF6的EC/DMC/EMC混合液为电解液，以Celgard2400聚丙烯薄膜为隔膜，组装成纽扣电池。2CN108923047A说明书1/7页锂离子电池用中空炭纤维负极材料及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明主要涉及锂离子电池材料领域，尤其涉及一种锂离子电池用中空炭纤维负极材料及其制备方法。背景技术[0002]近年来，手机、平板电脑、笔记本电脑等便携式电子产品的快速发展，以及新能源电动汽车的不断普及，对能量存储系统的需求在不断提高。锂离子电池作为新能源汽车的动力来源之一，已被列入我国《国家中长期科学和技术发展纲要》（2006-2020年）中。石墨作为锂离子电池负极材料，因其具有稳定性好、循环寿命长等优点，被广泛使用。然而，由于石墨的理论比容量仅为372mAh/g，使石墨负极材料已无法满足对高能量密度和功率密度日益增长的需求。另外，大部分石墨负极材料都是通过天然矿产加工制得的，电动汽车的快速发展会导致石墨矿产资源的过度开采，使得石墨也将面临和石油等不可再生