[發明專利]一種生物質碳鋰離子電池負極材料的制備方法

在審

• 申請號: 201911414293.7
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111082027A
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 倪世兵;許真;陸俊霖;楊學林
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/583;H01M10/0525
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

本發明提供一種生物質碳鋰離子電池負極材料的制備方法。其具體操作如下：將香蒲果穗在氫氧化鈉溶液中超聲處理，再用去離子水清洗干凈，然后轉移至80℃的鼓風干燥箱中烘干；取一定量硝酸加入去離子水中，攪拌均勻后加入適量V₂O₅和LiNO₃，攪拌30min至其完全溶解，將其轉移至水熱內膽中，在100~180℃的鼓風烘箱中水熱10~24h；得到澄清溶液自然冷卻至室溫并轉移至燒杯，將溶液在水浴條件下濃縮，再向溶液加入適量處理好的香蒲果穗，超聲處理2h，然后轉移至80℃的鼓風干燥箱中烘干；材料烘干后將其置于N₂環境中，以3℃/min的升溫速度，在500~700℃下煅燒3~5h，得到生物質碳/Li₃VO₄復合材料。本發明首次將生物質（香蒲）碳/Li₃VO₄復合材料用作鋰離子電池負極材料，顯示了良好電化學性能。

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池負極材料，特別涉及一種生物質（香蒲）碳/Li₃VO₄復合材料作為負極材料及其制備方法，屬于電化學電源領域。

背景技術

近年來，人們對能源的需求日漸增加，使化石能源消耗加劇，然而隨著傳統的化石能源如煤、石油、天然氣等的大量使用，生態環境問題也日益嚴重。為了緩解對化石燃料的依賴，人們正積極開發利用可代替的清潔能源。太陽能、風能、水能都是可再生的新型能源，但大多數清潔能源具有隨機性、間歇性的特點，要提高此類能源的使用效率，必須開發高性能能源轉換和存儲設備。

鋰離子電池具有無記憶效應、自放電少、循環壽命長、環境友好等優點，已在智能手機、筆記本電腦、動力汽車等領域中獲得了廣泛應用。然而當前商業化鋰離子電池負極材料主要為改性天然石墨和人造石墨，其理論比容量相對較低，倍率性能差，難以滿足人們日益增長的儲能需求。因此，研究和開發新型負極材料已成為研究熱點。

Li₃VO₄是一種新型鋰離子電池負極材料，相比于商業化的石墨和Li₄Ti₅O₁₂兼具高能量密度、高安全性能的優勢。然而，Li₃VO₄電導性低，使其電化學反應動力學不佳，導致循環性能不理想。香蒲是一種草本植物，對土壤厚度和肥力要求低，在東北、華北、華中等地區的池沼、湖泊均有分布，資源十分豐富，其果穗具有蓬松多孔結構，由大量纖維構成，是一種理想的生物質碳材料。

發明內容

基于以上問題，本發明提供一種制備Li₃VO₄與種生物質碳均勻復合的負極材料。以碳增強導電性，顯著提升Li₃VO₄電化學性能。一種生物質碳鋰離子電池負極材料的制備方法，其特征在于，所述的生物質碳為香蒲果穗燒結后的納米碳材料。

所述的香蒲果穗在燒結前經氫氧化鈉溶液中超聲，再用去離子水清洗干凈，然后轉移至鼓風干燥箱中，60-80℃下烘干。氫氧化鈉的濃度為1-2mol/L。

所述的燒結氣氛為氮氣或氬氣，以升溫速率為3-5℃/min升溫至400-800℃，煅燒時間為3-6h。