[發明專利]一種復合電極材料的制備方法及復合電極材料及電池

有效

• 申請號: 201410072989.7
• 申請日: 2014-02-28
• 公開（公告）號: CN104425803B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 莫爾塔扎·塔扎比;陳璞
• 申請（專利權）人: 蘇州寶時得電動工具有限公司;陳璞
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種復合電極材料的制備方法。

本發明涉及一種上述制備方法得到的復合電極材料。

本發明涉及一種包括上述復合電極材料的電池。

背景技術

在過去的二十年中，可充電電池的性能有了很大的改善。可充電電池能夠提供高能量密度和功率，這使其廣泛應用于混合動力汽車、電動汽車以及大規模儲能等領域。

但是，可充電電池的性能、成本、以及對環境的可持續發展仍然是人們所關注的問題。一般來說，在可充電電池的組成成分中，電極材料占據著最重要的地位，電極極材料的好壞，直接影響了最終可充電電池的性能指標。電極材料的成本，也是影響可充電電池成本的重要因素。

目前，現有電極材料的制備方法，多為化學合成方法。例如共沉淀法、高溫固相合成法、水熱法、溶膠凝膠法、微波合成法等方法。這些合成方法一般成本較高、且不利于環境的可持續發展。

納米電極材料由于性能優異，成為人們研究可充電電池的電極材料的熱點。當采用上述制備方法合成納米電極材料時，一般需要復雜而精確的工藝控制。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，現有電極材料的制備方法成本高、合成工藝復雜、以及不利于環境的可持續發展。

本發明提供了一種復合電極材料的制備方法，所述制備方法包括：將毛發與活化劑接觸使毛發活化；將活化后的毛發分散在分散介質中，然后加入金屬源溶液浸泡以吸附金屬離子，再將吸附金屬離子后的毛發在含氧氣氛或者惰性氣氛下煅燒，得到含金屬氧化物或金屬硫化物的復合電極材料。

優選地，所述毛發與活化劑接觸為將毛發浸泡在活化劑中。

優選地，所述活化劑為氫氧化鈉或氫氧化鋰。

優選地，所述活化劑的濃度為0.1～1mol/L。

優選地，所述活化的時間為1～24h。

優選地，所述方法還包括在活化之前的預清洗步驟；所述預清洗步驟包括將毛發在清洗劑中洗滌。

優選地，所述洗滌的時間為15～60分鐘。

優選地，所述清洗劑包括脫脂劑，所述脫脂劑選自乙醇、丙酮、己烷、乙二胺四乙酸和十二烷基磺酸鈉中的一種。

優選地，所述清洗劑包括雜質金屬消除劑，所述雜質金屬消除劑選自硝酸和/或氯化鐵。

優選地，所述硝酸的質量百分濃度為0.5～2%。

優選地，所述分散介質為乙酸乙酯。

優選地，所述金屬源溶液中的金屬離子選自鎂離子、銅離子、錳離子、鈷離子、鎳離子、鐵離子和鋁離子中的一種或幾種。

優選地，所述金屬源溶液中的陰離子選自硫酸根離子、硝酸根離子、醋酸根離子和乙酰乙酸根離子中的一種或幾種。

優選地，在吸附金屬離子時，所述浸泡的次數為至少兩次；且在相鄰兩次浸泡之間，將毛發從金屬源溶液中濾出。

優選地，在吸附金屬離子時，浸泡的時間為2～24h。

優選地，在吸附金屬離子時，浸泡的溶液的pH值為8～9。

優選地，所述煅燒的溫度為600～900℃。

優選地，所述煅燒的時間為2～8h。

本發明還提供了一種復合電極材料，所述復合電極材料通過本發明所提供的制備方法制得。

本發明還提供了一種電池，所述電池含有本發明所提供的復合電極材料。

與現有技術相比，本發明的制備方法，其工藝簡單靈活，不需要復雜且精確的工藝控制。本發明的制備方法，采用毛發作為生物模板，毛發資源豐富且容易獲取、能有效利用毛發渣等廢棄物，變廢為寶，成本低廉。本發明的制備方法，不要使用大量化學試劑，綠色環保，有利于環境的可持續發展。

附圖說明

圖1(a)是未經任何處理的毛發的SEM圖。

圖1(b)是NaOH活化之后的毛發的SEM圖。

圖1(c)是浸泡金屬源溶液后的毛發的SEM圖。

圖1(d)是浸泡金屬源溶液后水洗后的毛發的SEM圖。

圖2(a)、2(b)分別為復合電極材料A1在不同放大倍數下的SEM圖。

圖3(a)、3(b)分別為復合電極材料A2在不同放大倍數下的SEM圖。

圖4為復合電極材料A1的XRD圖。

圖5為復合電極材料A1和A2的循環伏安曲線。

圖6(a)為復合電極材料A1的電壓曲線。

圖6(b)為復合電極材料A2的電壓曲線。

圖7為復合電極材料A1制成的鋰離子電池0.1C下循環性能圖。

圖8為復合電極材料A3的XRD圖。