[發明專利]一種基于鳥糞的電極材料的制備

在審

• 申請號: 202010749590.3
• 申請日: 2020-07-30
• 公開（公告）號: CN111924823A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 陳富于;陳暉;許劍光;肖蒙蒙;成明;李波漫
• 申請（專利權）人: 鹽城工學院
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;C01B32/205;H01M4/583;H01M8/18;H01M10/24
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 殷星

本發明公開了一種基于鳥糞的電極材料的制備。該制備方法：將收集的鳥糞溶于水中，讓其自然沉降，其中水的質量為鳥糞的50~500%，所述沉降時間不少于30min；取出底層沉降物，烘干備用；將烘干的沉降物置于堿性溶液中浸泡后，取出清洗；將清洗后物質置于酸性溶液中浸泡后，取出清洗；將清洗后物質置于質量濃度為3%~30%的雙氧水中浸泡后，取出清洗、烘干；將烘干后的物質在惰性氣體的氛圍中碳化/石墨化；將碳化/石墨化后的粉末研磨后，與導電劑、粘接劑混合，制備電極。該方法充分利用了含碳量高的廢棄物鳥糞為原料，所得電極材料性能穩定，成本低廉，既對鳥糞處理提供了新的途徑，又對碳素類電極制備拓展了新的原料來源。

技術領域

本發明涉及電極材料領域，具體涉及一種基于鳥糞的電極材料的制備。

背景技術

碳素類電極廣泛應用于各類電化學裝置，如超級電容器、液流電池、鋰離子電池、電解電鍍等。此類電極多以石油焦或針狀焦為原料，經煅燒、配料、混捏、壓型、焙燒、碳化（石墨化）、機加工而制成。近年來，人們開始嘗試以其他含碳化工或生物材料經碳化（石墨化）制備碳素類電極。以鳥類糞便為原料的碳素類電極制備，還未見報道。

我國濱海濕地和內陸湖泊的鳥類聚集區，已呈現不能程度的水體富營養化，這與鳥類糞便中的氮、磷元素排放有直接關聯。富營養化可破壞水體內部物質平衡，引起水體溶解氧下降，造成沉水植物的減少甚至滅絕，對環境有嚴重危害。因此鳥糞的處理和利用對治理水體和生態保護具有重要意義。

對于傳統的鳥糞利用和電極制備技術：一方面，鳥糞的利用以植物肥料為主，此方法只利用了其中的氮磷鉀元素，不能對糞便中含量更高的碳元素進行利用，因為植物無法吸收糞便中的碳元素；另一方面，電極在使用之前往往需要通過修飾引入氮磷元素，以提高某些電化學反應的催化活性。如何將鳥糞用于電極制備中，是一項值得研究的課題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種基于鳥糞的電極材料的制備，該方法充分利用了含碳量高的廢棄物鳥糞為原料，所得電極材料性能穩定，成本低廉，且制備方法簡單，易行，既對鳥糞處理提供了新的途徑，又對碳素類電極制備拓展了新的原料來源。

一種基于鳥糞的電極材料的制備，包括以下步驟：

步驟1、將收集的鳥糞溶于水中，讓其自然沉降，其中水的質量為鳥糞的50~500%，所述沉降時間不少于30min；

步驟2、取出底層沉降物，烘干備用；

步驟3、將烘干的沉降物置于堿性溶液中浸泡不少于30min后，取出清洗；

步驟4、將清洗后物質置于酸性溶液中浸泡不少于30min后，取出清洗；

步驟5、將清洗后物質置于質量濃度為3%~30%的雙氧水中浸泡不少于30min后，取出清洗、烘干；

步驟6、將烘干后的物質在惰性氣體的氛圍中碳化/石墨化；

步驟7、將碳化/石墨化后的粉末研磨后，與導電劑、粘接劑混合，制備電極。

作為改進的是，步驟1中所述鳥糞中的有機碳含量不低于10%。

作為改進的是，步驟7中制備電極的步驟為：取粉末、導電劑和粘結劑分散于有機溶劑得到電極膏體，涂覆于基體上，烘干即得電機；或者，取粉末、導電劑和粘結劑混合，壓制得到電極。

進一步改進的是，所述粘結劑為聚四氟乙烯乳液、聚偏氟乙烯或Nafion溶液中的一種或幾種混合而成，所述粘接劑的添加量為總質量的1~10%；所述有機溶劑為NMP或DMF；所述基體為金屬箔、泡沫金屬、碳布或碳紙中的一種或幾種混合而成。

進一步改進的是，步驟7所述導電劑為炭黑、乙炔黑、導電石墨、碳納米管、碳纖維中的一種或幾種混合，所述導電劑的添加質量比為1~10%。