[發明專利]生物質硬碳、鋰離子電池及其制備方法、應用

有效

• 申請號: 201910041543.0
• 申請日: 2019-01-16
• 公開（公告）號: CN111439738B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 范拯華;葛傳長;沈龍;曾繁俊;吳志紅
• 申請（專利權）人: 上海杉杉科技有限公司
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;H01M4/583;H01M10/0525
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 薛琦;鄒玲

1.一種生物質硬碳的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟:

(1)生物質粉末，經混合溶液浸漬后，再經過濾、洗滌至中性和干燥后，得物料A；

(2)所述物料A，經預碳化及粉碎，得D50為5～8μm的含碳生物質粉末；

(3)所述含碳生物質粉末、含鋰化合物、含N化合物和含P化合物的混合物，經碳化，即得；

步驟(1)中，所述混合溶液中含有去除硅的物質和去除金屬的物質的水溶液，所述去除硅的物質為HF，所述去除金屬的物質為HCl、H₂SO₄、H₃PO₄和HNO₃中的一種或多種；所述混合溶液中所述去除硅的物質的濃度為1-10mol/L，所述混合溶液中所述去除金屬的物質的濃度為1-10mol/L，所述浸漬的時間為5-72h；

步驟(3)中，所述含N化合物為尿素和/或六次甲基四胺；所述含P化合物磷酸二氫銨、磷酸銨和磷酸氫二銨中的一種或多種；所述含碳生物質粉末、所述含鋰化合物、所述含N化合物和所述含P化合物的質量比為120:(6-48):(6-48):(6-48)。

2.如權利要求1所述的生物質硬碳的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述生物質粉末為花生殼粉末、核桃殼粉末、椰殼粉末和開心果殼粉末中的一種或多種。

3.如權利要求2所述的生物質硬碳的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述生物質粉末為花生殼粉末。

4.如權利要求1所述的生物質硬碳的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述去除金屬的物質為HCl。

5.如權利要求1所述的生物質硬碳的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述混合溶液中所述去除硅的物質的濃度與所述去除金屬的物質的濃度的比值為0.5:1-2:1；

和/或，步驟(1)中，所述浸漬的時間為20-28h。

6.如權利要求5所述的生物質硬碳的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述混合溶液中所述去除硅的物質的濃度與所述去除金屬的物質的濃度的比值為1:1；

和/或，步驟(1)中，所述浸漬的時間為24h。

7.如權利要求1所述的生物質硬碳的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述含鋰化合物為鋰鹽；

和/或，步驟(3)中，所述含N化合物為尿素或六次甲基四胺；

和/或，步驟(3)中，所述含P化合物為磷酸二氫銨或磷酸銨；

和/或，步驟(3)中，所述含碳生物質粉末、所述含鋰化合物、所述含N化合物和所述含P化合物的質量比為120:(23-25):(23-25):(23-25)。

8.如權利要求7所述的生物質硬碳的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述含鋰化合物為LiNO₃；

和/或，步驟(3)中，所述含碳生物質粉末、所述含鋰化合物、所述含N化合物和所述含P化合物的質量比為120:24:24:24。

9.如權利要求1所述的生物質硬碳的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述干燥的溫度為80-100℃；

和/或，步驟(1)中，所述干燥為真空干燥；

和/或，步驟(1)中，所述干燥的時間為8-10h；

和/或，步驟(2)中，所述預碳化的溫度為400-700℃；

和/或，步驟(2)中，所述預碳化的時間為1-6h；

和/或，步驟(2)中，所述粉碎為球磨；

和/或，步驟(3)中，所述混合物為所述含碳生物質粉末、所述含鋰化合物、所述含N化合物和所述含P化合物經球磨混合均勻獲得；

和/或，步驟(3)中，所述碳化的氣氛為氮氣氣氛；

和/或，步驟(3)中，所述碳化的溫度為900-1200℃；

和/或，步驟(3)中，所述碳化的時間為2-6h。