[發(fā)明專利]一種用于鉀離子電池的多孔鉍碳纖維負(fù)極材料及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211327611.8
• 申請(qǐng)日: 2022-10-27
• 公開（公告）號(hào): CN115522284A
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭生杰;章文;李林林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): D01F9/22
• 分類號(hào): D01F9/22;D01F1/10;D01F11/12;D01D5/00;H01M4/36;H01M4/38;H01M4/583;H01M10/054
• 代理公司: 鄭州華隆知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 41144
• 代理人: 經(jīng)智勇

1.一種用于鉀離子電池的多孔鉍碳纖維負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

1）在乙醇中加入一定量的超純水稀釋，緩慢滴加四乙氧基硅烷，超聲充分混合，在室溫下靜置過夜；對(duì)溶液進(jìn)行離心，沉淀分別用超純水和乙醇洗滌，并于真空條件下干燥過夜，得到SiO₂產(chǎn)物；

2）將聚丙烯腈溶于N,N-二甲基甲酰胺中，在油浴條件下攪拌均勻，形成淡黃色的懸濁液，再依次加入氯化鉍和二氧化硅，攪拌過夜，形成懸濁液；將懸濁液進(jìn)行靜電紡絲，制備得到含鉍的電紡纖維；

3）將步驟2）中收集的電紡纖維在空氣中250-280°C保溫1-3 h，穩(wěn)定材料的結(jié)構(gòu)，再置于H₂和Ar的混合氣氛中600-800°C保溫4-8 h，得到煅燒材料；

4）將步驟3）得到的煅燒材料置于0.1-0.2 mol/L的NaOH溶液中攪拌過夜，離心、干燥，即得。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉀離子電池的多孔鉍碳纖維負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：步驟1）中每50 mL乙醇加入超純水10-20 mL，每50 mL乙醇對(duì)應(yīng)四乙氧基硅烷的用量為4.5-5.0 mL。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于鉀離子電池的多孔鉍碳纖維負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：步驟1）中超聲時(shí)間為20-60 min，真空干燥溫度為60-80°C。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉀離子電池的多孔鉍碳纖維負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：步驟2）中電紡溶液的攪拌溫度為50-70°C，攪拌時(shí)間為10-14 h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉀離子電池的多孔鉍碳纖維負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：步驟2）中靜電紡絲的電壓為20-25 kV，流速為0.5-0.7 mL/h，濕度小于20 %。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉀離子電池的多孔鉍碳纖維負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：步驟2）靜電紡絲使用的注射器針頭內(nèi)徑為0.8 nm，接收器為鋁箔材料；靜電紡絲的噴絲寬度為10-12 cm，噴絲板與集電極的距離為15-20 cm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉀離子電池的多孔鉍碳纖維負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：步驟3）中600-800°C保溫的升溫速率為2-5°C/min。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉀離子電池的多孔鉍碳纖維負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：步驟4）中對(duì)固液分離后得到的固體進(jìn)行洗滌、真空干燥，所述洗滌是先用去離子水洗滌3次以上，再用無水乙醇洗滌；真空干燥的溫度為50-80°C，真空干燥的時(shí)間為12-48 h。

9.一種如權(quán)利要求1所述的制備方法制得的用于鉀離子電池的多孔鉍碳纖維負(fù)極材料。

10.一種鉀離子電池，包括正極、負(fù)極、隔膜、電解液，所述負(fù)極包括負(fù)極集流體銅箔以及涂覆在負(fù)極集流體表面的負(fù)極材料層，所述負(fù)極材料層包括負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑，其特征在于：所述負(fù)極活性物質(zhì)為如權(quán)利要求9所述的多孔鉍碳纖維負(fù)極材料。