[發明專利]改性纖維、制備方法及應用

有效

• 申請號: 201910588802.1
• 申請日: 2019-07-02
• 公開（公告）號: CN110767883B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 羅寶林
• 申請（專利權）人: 羅寶林
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/587;H01M4/62;H01M10/0525;D21H11/00;D21H11/12
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強;胡凌云

本發明涉及改性纖維、制備方法及應用。將原料、水、含有金屬絡合離子的物質混合，在中性或堿性條件下，控制溫度為40?100℃，攪拌5?24h，獲得改性纖維產品。本發明的改性纖維具有很強的疏水性，纖維成天然棕黑色，可用來生產需要強抗水性的沙發紙、皮鞋紙、液體包裝紙、不透光窗簾紙。纖維含有性能穩定的金屬化合物，強度和挺度大幅提升，可用來生產醫藥膏藥用紙、硬紙黑卡紙、砂紙、特殊包裝紙；另外，長鏈纖維中含有對鋰離子比含量非常高的金屬氧化物，可通過氣相沉積法，形成穩定的層狀或管狀的納米碳?金屬化合物復合材料，作為鋰離子電池負極，可大幅提升電池的比容量和倍率性能。

技術領域

本發明涉及改性纖維、制備方法及應用，屬于材料領域。

背景技術

在科技迅速發展的今天，在新材料領域，學科交叉、應用交叉、領域跨界的情況越來越多，本發明的材料即可用于特種紙制造領域，經過進一步深度處理，又可應用于電池行業。

在制漿造紙技術日臻成熟的今天，普通紙應用增長基本停滯。新技術、新材料、新應用的出現，使得特種紙一直保持高速發展的態勢，而且產品附加值非常高。而特種紙的制造很大程度上取決于材料的技術，本發明中的特殊纖維正式這種情況下取得突破性進展。

在某些特殊用途領域，因為纖維原料易得且環保，很多公司希望用紙質品替代塑料制品、動物皮革、人造皮革，但纖維富含親水羥基的結構特點決定其抗水性差、濕強度低，同時干強度和挺度不夠，這困擾著很多業內公司，比如需要強抗水性和高強度的沙發表面用紙、鞋表面用紙、液體包裝紙、不透光窗簾紙、醫藥膏藥用紙、硬黑卡紙、砂紙、特殊包裝紙等。

在電子技術和人工智能高速發展的今天，所有技術均受制于一個瓶頸，那就是電池技術。

電池技術相對于每年升級換代、快速發展的電子產品而言，就像一只蝸牛，一直在緩慢前行，在比容量和充電時間、循環次數一直沒有跟上電子技術的發展步伐，成了制約電子技術發展的一塊短板。

從新能源汽車，續航里程短和充電時間太長一直是困擾新能源汽車發展的瓶頸；還有無人飛機，同樣也受電池技術。

總之，在半導體、軟件、電子技術日新月異高速發展的今天，相比較而言電池技術發展一直比較緩慢。就目前電子產品使用的可充電電池而言，鋰離子電池占比在90％以上，鋰離子電池正極有鋰金屬、鋰合金、三元鋰，鋰離子電池的負極也很多，但使用最為廣泛的還是天然石墨、人造石墨、中間相碳微球，其占比分別為55％、35％、8％；以這些材料作為鋰離子電池負極，其比容量很難突破碳的理論極限容量372mAh/g，受制于材料本身的特點，充電時間也難以縮短。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的之一在于提供改性纖維及其制備方法，以對木質素和/或其他纖維類物質進行改性，獲得疏水性強、性能穩定的配位化合物。本發明的目的之二在于提供上述改性纖維在造紙領域或制備鋰離子電池負極材料中的應用。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：

改性纖維的制備方法，將原料、水、含有金屬絡合離子的物質混合，在中性或堿性條件下，控制溫度為40-100℃，優選為50-80℃，攪拌5-24h，優選地攪拌5-16h，獲得改性纖維產品；

其中，所述原料包括非水溶性木質素、竹漿、木漿、棉漿、溶解漿、黏膠纖維中的至少一種；

所述含有金屬絡合離子的物質包括高錳酸鹽、高鐵酸鹽中的至少一種。

進一步地，所述原料、水、含有金屬絡合離子的物質的質量比為10:20-500:1-10。優選地，原料與純凈水的質量比為1:10-20，優選地，原料與含有絡合離子的物質的質量比為2-3:1。

優選地，所述原料包括木漿1-100份和木質素1-100份，進一步優選地，所述原料包括木漿60份和木質素40份。

進一步地，所述水為純凈水。