[發明專利]一種以甘蔗渣為原料制備高性能鋰離子電池負極材料的方法

有效

• 申請號: 201410429234.8
• 申請日: 2014-08-27
• 公開（公告）號: CN104157859A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 杜軍;王鋒;丁瑜;程雪娟;覃彩芹
• 申請（專利權）人: 湖北工程學院
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 余曉雪;王敏鋒

技術領域

本發明涉及鋰離子電池電極材料的制備技術領域，具體涉及了一種以甘蔗渣為原料制備高性能鋰離子電池負極材料的方法。

背景技術

鋰離子電池作為一種新型的高能電池，已廣泛應用于人們的日常生活中。負極材料作為鋰電的主要組成部分，其性能的好壞直接影響鋰電的性能。目前石墨作為使用最為廣泛的碳基鋰電負極材料，其最高理論比容量僅為372mAh·g^-1，實際比容量更低，循環穩定性難以有效提高。盡管我國的石墨含量豐富，但是如果不加以保護，遲早要被消耗殆盡。尋找合適的新的碳基材料來代替當前商品化的負極材料并提升電池容量、提高電池循環性能，是當前研究的熱點。

中國的甘蔗種植面積僅次于巴西和印度，位居世界第三，每年都有數千萬噸的甘蔗被消費掉，甘蔗渣的產量也達到數百萬噸。但是由于運用開發技術落后，傳統上甘蔗渣經常被廢棄不用，實際利用率很低，不僅造成了資源的浪費，還帶來了環境的污染。甘蔗渣的主要成分是纖維素、木質素，主要含C、O、Si等元素，經過碳化處理，形成以碳基為主，包含Si氧化物的復合材料，適合開發成為新的碳基復合電極材料。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，本發明的目的在于提供了一種新的鋰離子電池負極材料的制備方法，為高性能商業化鋰離子電池負極材料的制備提供了一個新的途徑。本發明方法的構思為：先將甘蔗渣放入去離子水中進行超聲波振蕩清洗處理，抽濾后烘干。然后在惰性氣氛條件下煅燒，隨爐冷卻后的初樣品經過球磨篩分后即得到鋰離子電池負極材料樣品。本發明原料來源豐富，制備工藝簡單，制備出的負極材料可逆容量高，高倍率循環性能優異。

本發明的目的具體是通過以下技術方案得以實現的。

一種以甘蔗渣為原料制備高性能鋰離子電池負極材料的方法，步驟如下：

(1)將甘蔗渣放入去離子水中進行超聲波振蕩清洗處理，抽濾后放入60～100℃烘箱中烘干。

所述甘蔗渣來源于果蔗和/或糖蔗。

(2)將烘干后的甘蔗渣放入固定床反應器的反應爐，在惰性氣氛下從室溫升溫至800～1000℃，并保持2小時，冷卻后得到鋰離子電池負極材料初產品。

所述惰性氣氛條件為氮氣或者氬氣氣氛。

所述升溫的速率為5℃/min。

(3)將初產品在球磨機中球磨處理2小時(球磨速度為250?r/min)，過200目篩后，即得到所述鋰離子電池負極材料。

與現有技術相比，本發明方法的優點與有益效果在于：

本發明提供了一種以甘蔗渣為原料制備高性能鋰離子電池負極材料的新方法，該方法先將甘蔗渣放入去離子水中進行超聲波凈化處理，烘干后在惰性氣氛條件下煅燒，隨爐冷卻后的初產品球磨篩分后即得到鋰離子電池負極材料。本發明與文獻報道的其他方法制備的鋰離子電池負極材料相比，具有原料來源豐富(中國甘蔗渣每年產量數百萬噸)，成本低廉(原料為甘蔗副產品)，制備工藝簡單(僅需一步碳化處理)，環保(甘蔗渣的綜合利用)，制備出的負極材料與商業負極材料石墨相比具有可逆容量高、倍率循環性能優異等優點。

附圖說明

圖1為經過超聲振蕩清洗處理，抽濾烘干后的果蔗渣照片。

圖2為實施例1制備的鋰離子電池負極材料SEM圖。

圖3為實施例2制備的鋰離子電池負極材料SEM圖。

圖4為實施例3制備的鋰離子電池負極材料SEM圖。

圖5為實施例3制備的鋰離子電池負極材料的CV曲線圖。

圖6為實施例3制備的鋰離子電池負極材料在100mA/g條件下的放電曲線圖。

圖7為實施例3制備的鋰離子電池負極材料的放電倍率性能圖。