[發明專利]一種以海藻酸鈉為碳源的鋰離子電池負極多孔碳材料的制備方法

在審

• 申請號: 201811065910.2
• 申請日: 2018-09-13
• 公開（公告）號: CN109179368A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 董彥杰;潘林海;何承東;桑大申;王鈞偉
• 申請（專利權）人: 安慶師范大學
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;H01M4/587;H01M10/0525
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 王志興

本申請公開了一種以海藻酸鈉為碳源的鋰離子電池負極多孔碳材料的制備方法，所述方法包括以下步驟：步驟1，將海藻酸鈉溶解到去離子水中后不斷攪拌形成均勻粘稠液體。步驟2，向步驟1得到的海藻酸鈉溶液中加入微/納米微球模板乳液并不斷攪拌形成混合溶液。步驟3，對步驟2中得到的混合溶液進行真空冷凍干燥處理，得到海藻酸鈉與模板微球復合物。步驟4，將步驟3中得到的復合物在惰性氣氛中進行煅燒處理，煅燒結束后冷卻至室溫后稀酸浸泡處理，通過抽濾，用水和乙醇洗至中性，然后進行真空冷凍干燥處理，獲得鋰離子電池負極多孔碳材料。本發明制備的多孔碳材料作為鋰離子電池的負極材料，模板微球所提供的孔道結構有利于鋰離子及電子的快速運輸，同時能夠增加電解質溶液與活性材料的接觸面積，是一種高效低成本的鋰離子電池負極材料制備方法。

技術領域

本發明涉及一種鋰離子二次電池負極材料的制備方法，具體涉及一種以海藻酸鈉為碳源的鋰離子電池負極多孔碳材料的制備方法。

背景技術

現如今，全球氣候變暖、化石資源枯竭、環境污染問題加重等一些能源與環境危機嚴重遏制人類的生存和發展，找到能替代化石能源的可再生綠色能源成為現在迫在眉睫的問題，利用太陽能和風能是解決該問題的有效方法。但因太陽能和風能的來源并不是很穩定，所以實用、綠色、高效的儲能器件引起了人們的廣泛關注。在新型儲能器件中，二次電池尤其是二次鋰離子電池被寄予了很高的期望。

因為生物質碳的多孔構造及其無序結構，這就使得生物質碳材料具有較高的嵌鋰容量。通過對生物質碳的“合理”造孔，可以增加其孔隙率和比表面積，進而顯著地提高生物質碳材料的嵌鋰容量，但所造的空隙大小應該要加以調控。這是因為所造的空隙如果太大不僅達不到理想的儲鋰效果，而且材料易與電解液接觸，導致鋰離子與材料表面的官能團相互作用及與電解液發生反應，產生較大的不可逆容量。

發明內容

1.本發明的目的在于提供一種以海藻酸鈉為碳源的鋰離子電池負極多孔碳材料的制備方法，通過選擇不同粒徑的模板微球，對以海藻酸鈉為碳源的鋰離子電池負極多孔材料的孔徑加以調控。本發明制備的海藻酸鈉衍生多孔碳材料作為鋰離子電池的負極材料具有循環穩定性強、電池容量高的特點。

2.本發明提供了一種以海藻酸鈉為碳源的鋰離子電池負極多孔碳材料的制備方法，該方法包含如下步驟：

3.步驟1，將海藻酸鈉溶解到去離子水中后不斷攪拌形成均勻粘稠液體。

4.步驟2，向步驟1中得到的海藻酸鈉溶液中加入微/納米微球模板乳液并不斷攪拌形成混合溶液。

步驟3，將步驟2中得到的混合溶液進行真空冷凍干燥處理，得到海藻酸鈉與模板微球復合物。

5.步驟4，將步驟3中得到的復合物在惰性氣氛中進行煅燒處理，煅燒結束后冷卻至室溫后稀酸浸泡處理，通過抽濾，用水和乙醇洗至中性，然后進行真空干燥處理，獲得鋰離子電池負極多孔材料。

6.上述的一種以海藻酸鈉為碳源的鋰離子電池負極多孔碳材料的制備方法，其中，海藻酸鈉的加入量為每20ml去離子水中溶解0.1-5g海藻酸鈉。

優選地，海藻酸鈉的加入量為每20ml去離子水中溶解0.2-0.4g海藻酸鈉。

可選地，海藻酸鈉溶解過程中的攪拌溫度為50-90℃。

可選地，海藻酸鈉溶解過程中的攪拌時間為0.5-6h。

7.上述的一種以海藻酸鈉為碳源的鋰離子電池負極多孔碳材料的制備方法，其中，微/納米微球的粒徑為100nm-10um。

優選地，微/納米微球的粒徑為500nm-1.7um。

可選地，所述微球選自聚苯乙烯微球，二氧化硅微球中的至少一種；

可選地，所述溶液中微/納米微球的質量分數為0.05％-10％；