[發明專利]一種生物質衍生多孔碳作為鋅碘電池正極材料

在審

• 申請號: 202210013592.5
• 申請日: 2022-01-07
• 公開（公告）號: CN114678538A
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 徐俊偉;侯仰政;葛林恒;劉偉良;任慢慢;孔凡功
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/88;H01M8/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種BC_HP/I₂復合材料工作電極，以BC_HP/I₂復合材料為活性物質，將活性物質與導電劑、粘合劑在溶劑中按照一定比例研磨混合后，涂覆在集流體上面制得；所述工作電極在電流密度100 mA g^-1下循環100次后容量保持在100-100 mAh g^-1，容量保持率為82-90%；所述BC_HP/I₂復合材料，以生物質材料銀杏肉為前驅體制得BC_HP，BC_HP具有豐富的多孔結構，衍生的碳材料錯落有致，提供了大的比表面積；BC_HP中存在的這些分層次的多孔結構可以提供豐富的活性位點，有利于BC_HP吸附碘單質；因此在所制備的BC_HP/I₂復合材料中，碘單質能夠均勻的分布在BC_HP的多孔結構之中；

BC_HP/I₂復合材料中，碘單質的質量百分含量為41%；根據BC_HP/I₂復合材料的SEM照片，可以觀察到在層次分明的碳材料上分布著大量的多孔結構；從掃描電鏡配備的能譜儀可以觀察到碘均勻的分布在BC_HP的多空結構之中；

所述導電劑為科琴黑；

所述集流體為不銹鋼箔；

所述粘合劑為聚偏氟乙烯；

所述溶劑為N-甲基吡咯烷酮；

所述BC_HP/I₂復合材料工作電極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）將銀杏肉用去離子水超聲清洗15 min后60°C烘干，然后在管式爐中進行預碳化，在空氣氣氛下300°C煅燒4h，升溫速率為5°C/min；

（2）將預碳化的產物加入到50 mL氫氧化鉀溶液中混合均勻后冷凍干燥，氫氧化鉀的濃度為0.25～1 M；

（3）煅燒上述的產物，進行碳化，在Ar氣氛下加熱到600～900°C保溫3 h，升溫速率為5°C/min，得到BC_HP；

（4）將單質碘溶于有機溶劑中，再將BC_HP加入，混合均勻后揮發溶劑，然后在Ar氣氛下加熱到130°C，保溫5h，最后在空氣氣氛下加熱100°C，保溫3h即得到BC_HP/I₂復合材料，所述的碘與多孔碳的質量比為1～5：1；為了比較，在制備方法基本一樣的情況下，將未經步驟（2）中所述的使用KOH造孔步驟的碳命名為BC_NP；

（5）所得的BC_HP/I₂復合材料與科琴黑、聚偏氟乙烯通過滴加N-甲基吡咯烷酮混合研磨得到鋅碘電池正極漿料；所得的正極漿料涂在不銹鋼箔片上，進行烘干、裁片，最終得到鋅碘電池正極材料。

2.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于，步驟（2）中所述的氫氧化鉀濃度為0.25～1 M。

3.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于，步驟（3）中所述的碳化溫度為600～900°C。

4.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于，步驟（4）中所述的有機溶劑為乙醇、甲醇、乙二醇中的一種或幾種。

5.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于，步驟（4）中所述的碘與多孔碳的質量比為1～5：1。

6.一種BC_HP/I₂復合材料工作電極，其特征在于，通過權利要求1～5任一所述制備方法制備得到。