[發(fā)明專利]一種土豆皮衍生的鈉離子電池碳負(fù)極材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910000794.4
• 申請日: 2019-01-02
• 公開（公告）號: CN109713304B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 任慢慢;鐘文;陳謙武;劉偉良;楊飛
• 申請（專利權(quán)）人: 齊魯工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H01M4/583
• 分類號: H01M4/583;H01M10/054
• 代理公司: 濟(jì)南格源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37306
• 代理人: 韓洪淼

本發(fā)明公開了一種土豆皮衍生的鈉離子電池碳負(fù)極材料的制備方法，其制備方法包括以下步驟：將土豆皮用去離子水和無水乙醇洗滌數(shù)次，然后在一定溫度下真空干燥過夜，得到干燥后的土豆皮前驅(qū)體；將一定量的土豆皮前驅(qū)體放入管式爐中，在500～700℃惰性氣體保護(hù)下煅燒2~10 h，得到衍生的固體產(chǎn)物；再將固體產(chǎn)物在20%KOH中一定溫度下洗2 h，并在一定溫度下用2 M HCl洗5~15 h以去除殘留的雜質(zhì)，再用去離子水進(jìn)一步?jīng)_洗后，通過過濾收集樣品，將收集的樣品在一定溫度下真空干燥過夜，得到黑色的固體產(chǎn)物；最后將得到的黑色固體產(chǎn)物放入管式爐中，在200～400℃下空氣氣氛下活化3~6 h后研磨，然后使用上述的洗滌過程再次洗滌干燥，最終制得土豆皮衍生的碳材料。本發(fā)明選用土豆皮來制備鈉離子電池碳負(fù)極材料，變廢為寶、原料易得、制備工藝簡單、大大降低了成本，并且制備出鈉離子電池碳負(fù)極材料具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性，本發(fā)明為鈉離子電池負(fù)極材料的制備提供了一種新思路。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鈉離子電池電極材料的制備領(lǐng)域，涉及一種土豆皮衍生的鈉離子電池碳負(fù)極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著時代的發(fā)展，保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、開發(fā)新能源已經(jīng)成為時代主題。由此，迎來了鋰離子電池的商業(yè)化，但是由鋰資源的日益匱乏、分布不均等帶來的鋰離子電池成本不斷上升的問題越來越突出。而鈉的資源豐富、分布均勻，且與金屬鋰處于同一主族，具有相似的物理、化學(xué)性質(zhì)，使得鈉離子電池成為最有可能替代鋰離子電池的產(chǎn)品。由此可見研究鈉離子電池具有重大的社會意義。

目前傳統(tǒng)制備鈉離子電池碳負(fù)極材料的方法過程復(fù)雜、對環(huán)境不友好，與這個時代的主題并不契合，很難實現(xiàn)鈉離子電池的商業(yè)化。本發(fā)明的方法，采用土豆皮作為碳源，變廢為寶、原料易得、成本低、制備過程簡單易行，為鈉離子電池負(fù)極材料的制備提供了一種新思路。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為鈉離子電池碳負(fù)極材料的制備提供新思路，本發(fā)明采用土豆皮作為碳源，其衍生的碳材料具有片層狀的結(jié)構(gòu)，其有利于鈉離子的嵌入和脫出，從而提高鈉離子電池的電化學(xué)性能。并且本發(fā)明變廢為寶，進(jìn)一步減少了鈉離子電池的制作成本。

本發(fā)明所述土豆皮衍生的鈉離子電池碳負(fù)極材料的制備方法，具體包括下列步驟：

（1）將土豆皮用去離子水和無水乙醇洗滌數(shù)次，然后在一定溫度下真空干燥過夜，得到干燥后的土豆皮前驅(qū)體；

（2）將一定量的步驟（1）中得到的土豆皮前驅(qū)體放入管式爐中，在500～700℃惰性氣體保護(hù)下煅燒2~10 h，得到衍生的固體產(chǎn)物；

（3）將步驟（2）中得到的固體產(chǎn)物在20% KOH中一定溫度下洗2 h，并在一定溫度下用2M HCl洗5~15 h以去除殘留的雜質(zhì)，再用去離子水進(jìn)一步?jīng)_洗后，通過過濾收集樣品，將收集的樣品在一定溫度下真空干燥過夜，得到黑色的固體產(chǎn)物；

（4）將步驟（3）中得到的黑色固體產(chǎn)物放入管式爐中，在200～400℃下空氣氣氛下活化3~6 h，將所得的樣品研磨，然后使用步驟（3）所述的洗滌過程再次洗滌干燥，得到最終產(chǎn)物土豆皮衍生的碳材料。

優(yōu)選的，所述步驟（1）中，用去離子水和無水乙醇洗滌次數(shù)各為三次，真空干燥的溫度為100℃。

優(yōu)選的，所述步驟（2）中，土豆皮前體的量為2～4 g，惰性氣體為氮?dú)饣驓鍤猓褵龝r的升溫速率為2℃/min。

優(yōu)選的，所述步驟（3）中，用20%KOH洗滌的溫度為60～80℃，用2M HCl洗的溫度為50～70℃，真空干燥過夜的溫度為80℃。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明變廢為寶、原料來源廣泛、成本低、對環(huán)境友好、制備工藝簡單易行，利用該方法制備出來的鈉離子電池碳負(fù)極材料具有很好的鈉脫嵌能力，具有良好的電化學(xué)性能。

附圖說明：

圖1是實施例2中樣品的SEM圖譜。