[發(fā)明專利]一種碳基材料及其在鋰離子電池中的應(yīng)用有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201911393333.4 | 申請日： | 2019-12-30 |
| 公開（公告）號： | CN111082053B | 公開（公告）日： | 2021-11-02 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 李夢娟;林毅;劉夢怡;李曉強 | 申請（專利權(quán)）人： | 江南大學(xué) |
| 主分類號： | H01M4/583 | 分類號： | H01M4/583;H01M10/0525 |
| 代理公司： | 哈爾濱市陽光惠遠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211 | 代理人： | 仇鈺瑩 |
| 地址： | 214000 江蘇*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基材 料及 鋰離子電池 中的 應(yīng)用 | ||
本發(fā)明公開了一種碳基材料及其在鋰離子電池中的應(yīng)用，屬于材料領(lǐng)域。本發(fā)明以廢棄滌綸面料為原料，經(jīng)過磺化、碳化制備得到碳基材料，再將碳基材料作為鋰離子電池的碳負極材料，不僅解決了廢棄物污染的問題，實現(xiàn)了回收再利用，同時也為鋰離子電池負極材料多樣化提供了一條途徑；采用本發(fā)明制備得到的碳鋰電池，首次充放電比容量可達到437mAh/g，略高于碳鋰電池的標(biāo)準(zhǔn)比容量(372mAh/g)，第2周的比容量衰減到255mAh/g，容量損失率為41.65％，第50周電池比容量基本維持在220mAh/g，結(jié)合循環(huán)伏安測試，碳鋰電池的循環(huán)性能較好。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種碳基材料及其在鋰離子電池中的應(yīng)用，屬于材料及環(huán)境保護領(lǐng)域。
背景技術(shù)
鋰離子可充電電池廣泛應(yīng)用于手機、筆記本電腦、電動車、微型相機等，在航空和軍用設(shè)備上也有所推廣，因其具有安全性能好、循環(huán)壽命長、污染小且符合環(huán)保要求的特點備受歡迎。目前碳鋰電池中的電極材料多為石墨烯、碳納米管、石墨化中間相炭微球等，成本較高。
滌綸面料強度較高，保型性和阻燃性良好，具有抗皺褶免熨燙的性能，是日常生活中用量較為廣泛的一種服裝面料，但滌綸面料所用原材料聚酯結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定，難以被微生物或在空氣下降解，燃燒時產(chǎn)生的有害氣體以及大量空間的占據(jù)，都會對環(huán)境帶來很大的影響。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明將廢棄的滌綸面料轉(zhuǎn)變成鋰離子電池的碳負極材料，不僅解決了廢棄物污染的問題，實現(xiàn)了回收再利用，也為鋰離子電池負極材料多樣化提供了一條途徑。
本發(fā)明的第一個目的是提供一種碳基材料的制備方法，所述方法是以廢棄滌綸面料為原料，經(jīng)過磺化、碳化制備得到碳基材料。
在本發(fā)明的一種實施方式中，所述磺化是采用硫酸對廢棄滌綸面料進行磺化。滌綸面料的原材料為聚酯PET，其熔點較低，254℃左右便熔化隨后產(chǎn)生有害氣體，無法滿足煅燒溫度要求，因此在碳化滌綸面料之前先利用氧化還原性能較強的硫酸對其進行磺化，將PET鏈上的部分H原子轉(zhuǎn)化為SO3H基團，以適應(yīng)后續(xù)煅燒溫度要求。
在本發(fā)明的一種實施方式中，所述磺化參數(shù)條件為：廢棄面料與硫酸的質(zhì)量體積比為1g：(10-50)mL，于100-120℃下反應(yīng)10-15個小時。
在本發(fā)明的一種實施方式中，所述碳化是將磺化后的聚酯PET進行高溫煅燒，所述煅燒是以10-50℃/min的速率進行升溫，直至500-1000℃，保溫1-3個小時，充分碳化，自然冷卻后取出。
本發(fā)明的第二個目的是提供一種應(yīng)用上述制備方法制備得到的碳基材料。
本發(fā)明的第三個目的是提供一種含有上述碳基材料的復(fù)合材料。
本發(fā)明的第四個目的是提供一種上述復(fù)合材料在鋰離子電池、電子器件中的應(yīng)用。
本發(fā)明的第五個目的是提供一種鋰離子電池，所述鋰離子電池是以上述碳基材料作為電池的負極材料。
在本發(fā)明的一種實施方式中，所述負極材料的制備方法是將上述碳基材料放入研磨杵中，以6-8質(zhì)量份的碳基材料與2-3質(zhì)量份的導(dǎo)電添加劑乙炔黑(ACET)和1-2質(zhì)量份的粘合劑(PVDF)充分混合，研磨15-30min，研磨過程中滴加7-8滴N,N-2甲基甲酰胺，將混合物用刮刀均勻的涂抹到銅箔上，涂抹完后放入真空干燥箱內(nèi)，60℃下干燥一夜，N,N-2甲基甲酰胺完全揮發(fā)后取出，壓成一定規(guī)格的圓片即以備后續(xù)使用的復(fù)合負極材料。
在本發(fā)明的一種實施方式中，6-8質(zhì)量份的碳基材料與2-3質(zhì)量份的導(dǎo)電添加劑乙炔黑(ACET)和1-2質(zhì)量份的粘合劑(PVDF)充分混合。
本發(fā)明的有益效果：
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