[發(fā)明專利]一種N摻雜碳微米纖維材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610054370.2
• 申請日: 2016-01-27
• 公開（公告）號: CN105552372B
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐守冬;張鼎;王瑛;趙成龍;趙旸;趙翰慶;陳良;劉世斌
• 申請（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué);山東玉皇新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/583
• 分類號: H01M4/583;H01M4/1393;H01M10/0525;H01M10/36
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司14101
• 代理人: 申艷玲

1.一種N摻雜碳微米纖維材料，其特征在于：由生物質(zhì)廢棄物和乙二胺制備而成，所述生物質(zhì)廢棄物為葵花籽殼；首先通過堿化處理辦法在水熱環(huán)境下去除葵花籽殼中的木質(zhì)素，將葵花籽殼中的纖維進行解離，然后焙燒得到N摻雜碳微米纖維材料；

原料的重量配比為：

水熱后的生物質(zhì)廢棄物：2~12g；

乙二胺：45~100 mL。

2.一種權(quán)利要求1所述的N摻雜碳微米纖維材料的制備方法，其特征在于：具體包括以下步驟：

（1）采用葵花籽殼作為主要生物質(zhì)廢棄物，首先將葵花籽剝離去掉內(nèi)部的果實，然后將葵花籽殼用乙醇和蒸餾水清洗、干燥；

（2）稱取上述步驟（1）干燥后的葵花籽殼與KOH或NaOH溶液置于容積為100mL的聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，其中KOH或NaOH溶液的濃度為0.5~3M；

所述干燥后的葵花籽殼與堿溶液的用量配比為：每g葵花籽殼使用40mL堿溶液；

（3）將步驟（2）中的反應(yīng)釜擰緊密封，置于烘箱中進行水熱處理，溫度設(shè)定在150~180℃，水熱時間為2h~8h；

（4）將步驟（3）中水熱后的樣品取出，用稀鹽酸和蒸餾水進行洗滌，然后進行真空抽濾，完成后，將樣品放入干燥箱中60~90℃進行干燥；

（5）將步驟（4）干燥后的材料置于管式爐中，在氬氣氣氛保護下由室溫升至700~900℃，升溫速率為3~10℃·min^-1，然后向管式爐中緩慢注入乙二胺液體，在700~900℃保溫1~4h后隨爐冷卻至室溫，得到N摻雜碳微米纖維材料。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的N摻雜碳微米纖維材料的制備方法，其特征在于：所述步驟（5）中，向管式爐中通入乙二胺液體的速率為0.5~2 mL·min^-1。

4.一種權(quán)利要求1所述的N摻雜碳微米纖維材料在制備鋰/鈉離子電池負(fù)極材料中的應(yīng)用。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的N摻雜碳微米纖維材料在制備鋰/鈉離子電池負(fù)極材料中的應(yīng)用，其特征在于：包括以下步驟：將N摻雜碳微米纖維材料與導(dǎo)電炭黑、聚偏氟乙烯按質(zhì)量比為8:1:1混合溶解在N-甲基吡咯烷酮中，之后將漿料均勻涂敷在銅箔上，經(jīng)過干燥、輥壓后制備成電極片，將上述電極片置于充滿氬氣保護的手套箱中，以N摻雜碳微米纖維電極為工作電極，鋰或鈉片作為對電極組裝成CR2025扣式鋰離子或鈉離子電池。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的N摻雜碳微米纖維材料在制備鋰/鈉離子電池負(fù)極材料中的應(yīng)用，其特征在于：所述鋰離子電池中，隔膜選用聚丙烯隔膜，電解質(zhì)為1M LiPF₆溶解在碳酸乙烯酯：碳酸二甲酯的體積比為1:1的混合溶液中；所述鈉離子電池中，隔膜選用玻璃纖維隔膜，電解質(zhì)為1M NaClO₄溶解在碳酸丙烯酯：碳酸乙烯酯的體積比為1:1的混合溶液中。