[發明專利]廢舊橡膠材料基二次電池用電極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010114716.X
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111293295B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 侯佼;王興蔚;侯春平;賀超;楊丹
• 申請（專利權）人: 博爾特新材料（銀川）有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳市中知專利商標代理有限公司 44101
• 代理人: 孫皓;林虹

1.一種廢舊橡膠材料基二次電池用電極材料，含有密排六方結構的硫化鋅顆粒，其特征在于：所述密排六方結構的硫化鋅顆粒為密排六方結構的納米硫化鋅顆粒，與包覆和橋接在納米硫化鋅顆粒表面和周圍的薄層且各相同性分布的微晶石墨組成的二次碳硫顆粒為基體，基體外包覆有熱解碳包覆層；

所述基體中密排六方結構的納米硫化鋅顆粒粒徑為25～40nm，其占基體質量的20～40％，熱解碳包覆層為基體質量的5～10％；

所述廢舊橡膠材料基二次電池用電極材料采用以下制備方法得到，包括以下步驟：

一、制備二次碳硫顆粒

(1)清洗與粉碎

將廢舊橡膠進行清洗，用去離子水沖洗，直接在60～80℃下干燥6h，然后粉碎至粒徑為2～3um的廢舊橡膠微粉,

所述廢舊橡膠為含有氧化鋅的且經過硫化過程生成密排六方結構硫化鋅的廢舊橡膠；

(2)配料

將廢舊橡膠微粉與除雜劑按質量比100：5～15，混合均勻，得到混合物；所述除雜劑為輕金屬鹵鹽；

(3)高溫熱解炭化

在保護性氣氛下，將混合物置于高溫氣氛爐中，以1.5～5℃/min的升溫速度，至500～1200℃，高溫熱解炭化處理0.5～4h后，爐內自然冷卻至室溫，粉碎過200目篩，得到含有雜質的二次碳硫顆粒；所述保護氣氛采用的氣體為氮氣、氦氣、氖氣、氬氣、氪氣或氙氣，流量為5～8L/min；

(4)洗滌干燥

將含有雜質的二次碳硫顆粒用醇溶劑洗滌，直接在60～80℃下干燥6h，得到去除雜質后的二次碳硫顆粒；

二、包覆熱解碳包覆層

(1)包覆碳源

按質量比100：5.0～10.0，將去除雜質后的二次碳硫顆粒與包覆劑，采用液相包覆與噴霧造粒組合，或固相包覆與固相造粒結合，得到有機碳源包覆的二次碳硫顆粒；所述包覆劑為有機碳源可溶性酚醛樹脂、環氧樹脂、乳化瀝青、粉體瀝青、聚乙二醇-4000、蔗糖和葡萄糖中的一種以上；

(2)熱解處理

將有機碳源包覆的二次碳硫顆粒在保護性氣體氣氛下，以1.5～5℃/min的升溫速度，升溫至500～1200℃，熱解處理0.5～4h后，爐內自然冷卻至室溫，粉碎后過200目篩網，得到廢舊橡膠材料基二次電池用電極材料；所述保護性氣體為氮氣、氦氣、氖氣、氬氣、氪氣或氙氣，流量為5～8L/min。

2.一種廢舊橡膠材料基二次電池用電極材料的制備方法，包括以下步驟：

一、制備二次碳硫顆粒

(1)清洗與粉碎

將廢舊橡膠進行清洗，用去離子水沖洗，直接在60～80℃下干燥6h，然后粉碎至粒徑為2～3um的廢舊橡膠微粉,

所述廢舊橡膠為含有氧化鋅的且經過硫化過程生成密排六方結構硫化鋅的廢舊橡膠；

(2)配料

將廢舊橡膠微粉與除雜劑按質量比100：5～15，混合均勻，得到混合物；所述除雜劑為輕金屬鹵鹽；

(3)高溫熱解炭化

在保護性氣氛下，將混合物置于高溫氣氛爐中，以1.5～5℃/min的升溫速度，至500～1200℃，高溫熱解炭化處理0.5～4h后，爐內自然冷卻至室溫，粉碎過200目篩，得到含有雜質的二次碳硫顆粒；所述保護氣氛采用的氣體為氮氣、氦氣、氖氣、氬氣、氪氣或氙氣，流量為5～8L/min；

(4)洗滌干燥

將含有雜質的二次碳硫顆粒用醇溶劑洗滌，直接在60～80℃下干燥6h，得到去除雜質后的二次碳硫顆粒；

二、包覆熱解碳包覆層

(1)包覆碳源

按質量比100：5.0～10.0，將去除雜質后的二次碳硫顆粒與包覆劑，采用液相包覆與噴霧造粒組合，或固相包覆與固相造粒結合，得到有機碳源包覆的二次碳硫顆粒；所述包覆劑為有機碳源可溶性酚醛樹脂、環氧樹脂、乳化瀝青、粉體瀝青、聚乙二醇-4000、蔗糖和葡萄糖中的一種以上；

(2)熱解處理

將有機碳源包覆的二次碳硫顆粒在保護性氣體氣氛下，以1.5～5℃/min的升溫速度，升溫至500～1200℃，熱解處理0.5～4h后，爐內自然冷卻至室溫，粉碎后過200目篩網，得到廢舊橡膠材料基二次電池用電極材料；所述保護性氣體為氮氣、氦氣、氖氣、氬氣、氪氣或氙氣，流量為5～8L/min。