[發明專利]一種靈芝基二維片狀碳材料及其制備方法和作為二次電負極材料的應用

在審

• 申請號: 201810005167.5
• 申請日: 2018-01-03
• 公開（公告）號: CN108163852A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 劉東波;紀效波;趙剛剛;李堅;嚴思恩
• 申請（專利權）人: 湖南農業大學;中南大學
• 主分類號: C01B32/318
• 分類號: C01B32/318;C01B32/342;C01B32/348;H01M4/62
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 張偉;魏娟

本發明公開了一種靈芝基二維片狀碳材料及其制備方法和作為二次電池負極材料的應用。碳材料的制備是將干靈芝粉碎后置于活化劑溶液中浸漬，烘干，在保護氣氛下，高溫碳化得比表面積高、孔隙結構發達、缺陷發達的二維片狀的碳材料,該二維片狀碳材料用作鋰離子電池、鈉離子電池電極材料，表現出優異的電化學性能。人工栽培靈芝具有生長周期短，成本低廉等優勢，且二維片狀碳材料的制備方法工藝流程簡單、生產周期短，環境友好，有利于工業化生產。

技術領域

本發明涉及一種真菌基碳材料，特別涉及一種基于人工栽培靈芝制備高比表面積的多孔二維片狀碳材料的方法，以及其作為鋰離子電池、鈉離子電池負極材料的應用，屬于碳材料制備領域。

背景技術

碳材料因具有優異的吸附性、良好的熱穩定性、較高的機械強度等特點，在廢水廢氣處理、電極材料、生物載體等方面具有良好的應用前景，引起了國內外學者的廣泛關注。傳統的用于制備碳材料的原料主要是石油、煤炭等化石資源，隨著人類社會的發展，資源利用的結構正在發生變化，化石資源消耗量增速減緩，可再生資源成為各國學者研究的熱點。近年來，生物質碳作為一種新興的可再生資源，因其價格低廉、儲量巨大、對環境友好，開始被廣泛關注。

目前市場上的碳材料主要為木質碳材料，其原料主要有竹子、椰殼等。但這些原材料普遍存在生長周期長、生長占地面積大等缺點，作為原料在制備碳材料過程中活性產率較低，生成成本偏高。

近些年隨著能源危機的加重，人們對電化學儲能器件的關注也日益提升。碳材料也越來越多的應用于電化學儲能器件(如鋰離子電池、鈉離子電池等)等。對于鋰離子電池來說，石墨是使用最廣泛也是最早商業化應用的碳材料。然而鈉離子電池由于其離子半徑大于鋰離子，使得石墨作為其電極材料并不能表現出良好的性能。

發明內容

針對現有技術中生物質碳材料作為電池電極材料存在比表面低、孔體積低等缺陷，本發明的第一個目的是在于提供一種比表面積高、孔體積高、缺陷發達的靈芝基二維片狀碳材料。

針對現有技術中用于制備生物質碳材料的原料，如竹子、椰子殼等存在生長周期長、占地面積廣、產率低、成本高等缺點，本發明的第二個目的是在于提供一種以人工培育靈芝為原料，快速、高效、低成本、高產率制備碳材料的方法；人工栽培靈芝生長周期短，成本低，碳產率高，有利于工業化生產。

本發明的第三個目的是在于提供一種所述碳材料作為鋰離子電池或鈉離子電池負極材料的應用，用其制備的鋰離子電池或鈉離子電池，表現出容量高、循環性能好等優點。

為了實現上述技術目的，本發明提供了一種靈芝基碳材料的制備方法，該方法是將靈芝曬干和粉碎成粉末，靈芝粉末置于活化劑溶液中浸漬后，烘干，在惰性氣氛下，以5～15℃/min的速率升溫至600～1100℃碳化0.5～10h，即得；

所述活化劑溶液中活化劑與靈芝粉末的質量比為2～8:1；

所述活化劑包括氫氧化鉀、氯化鋅、磷酸中至少一種。