[發明專利]一種硫化釩復合碳化苦苣菜用于鉀離子電池的電極材料

有效

• 申請號: 202110240348.8
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN113036103B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 王顯超;夏庚磊;陳野;王貴領
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/054
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種硫化釩復合碳化苦苣菜用于鉀離子電池的電極材料，將苦苣菜的冠毛研磨、過篩，用無水乙醇和去離子水多次洗滌去除其中雜質并干燥；將VO(acac)2溶解于無水乙醇和去離子水中攪拌；再加入苦苣菜冠毛粉末，超聲分散后攪拌；抽濾后干燥；取苦苣菜冠毛粉末于瓷舟中在氫氣氬氣混合保護下加熱至900℃持續2小時；加熱時在進氣孔放置硫粉，使其蒸發對后面的苦苣菜冠毛進行硫化，加熱結束后自然冷卻得到硫化釩復合碳化苦苣菜花電極材料；本發明彌補了鉀離子電池的電極車了比表面積低、導電性差和離子擴散速率慢等缺點，解決了電池循環壽命差和能量密度低等問題。

技術領域

本發明涉及一種用于鉀離子電池的電極材料，尤其涉及一種硫化釩復合碳化苦苣菜用于 鉀離子電池的電極材料。

背景技術

低成本和較高的自然豐富度使得鉀離子電池(KIBs)受到越來越多科研學者的關注，KIBs 的發展起步較晚，在充放電比容量要求較低的領域，例如儲能電池，KIBs有望成為替代鋰離 子的新型儲能裝置。電極材料是鉀離子電池儲能中最為關鍵的技術，影響鈉離子電容器性能 主要有電極材料、電解液成分等因素，其中陽極材料的制備是改善其性能的重要研究方向。 其中過渡金屬硫化物因具有較高比容量及經濟性好等優點可作為一種理想的陽極材料應用于 鉀離子電池中。目前可應用的過渡金屬硫化物主要有硫化錫，硫化鈷以及硫化鎳等材料。其 中硫化鎳具有較高的比容量及熱穩定性而引起了廣泛關注。目前，普遍應用的傳統石墨負極 無法滿足人們對快充設備和高比能器件的需求。因此，開發設計具有長循環壽命的高功率陽 極和高能量陽極是新型陽極材料發展的關鍵方向。為了進一步提高其導電性，倍率性能以及 循環穩定性，可將其與碳材料復合，如石墨烯，碳納米管，活性炭以及生物質碳等。其中生 物質碳材料的原材料儲量大且可再生，并具有天然的層級結構，是一種經濟性好且環保的碳 材料。具體可參見文獻Padigi P,Thiebes J,Swan M,etal.Prussian Green:A High Rate Capacity Cathode for Potassium Ion Batteries[J].Electrochimica Acta,2015,166:32-39.以及X Wang,J Zhao,D Yao,P Xu,Y Chen,KZhu,G Wang.Bio-derived hierarchically porous heteroatoms doped -carbon asanode for high performance potassium-ion batteries.Journal ofElectoanalytical Chemistry 871(2020)114272。

發明內容

本發明的目的是提供一種硫化釩復合碳化苦苣菜花用于鉀離子電池的電極材料，彌補了 鉀離子電池的電極車了比表面積低、導電性差和離子擴散速率慢等缺點，解決了電池循環壽 命差和能量密度低等問題。

本發明的目的是這樣實現的：

將苦苣菜的冠毛研磨、過篩，用無水乙醇和去離子水多次洗滌去除其中雜質。在80℃烘 箱中干燥12小時干燥。將2mmol VO(acac)2溶解于40ml無水乙醇和20ml去離子水中攪拌 30min。再加入0.2g苦苣菜冠毛粉末，超聲分散后攪拌24h。抽濾后在60℃烘箱中干燥12h。 取0.5g苦苣菜冠毛粉末于瓷舟中在氫氣氬氣混合保護下以5℃/min加熱至900℃持續2小時。 加熱時在進氣孔放置2g硫粉，使其蒸發對后面的苦苣菜冠毛進行硫化，加熱結束后自然冷卻 得到硫化釩復合碳化苦苣菜花電極材料。

本發明的實質是以硫化釩復合碳化苦苣菜花作為鉀離子電池的陽極材料，在電池的有機 電解液中進行充放電，組裝成鉀離子電池裝置，獲得鉀離子電池容量及循環壽命。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：