[发明专利]以稻壳为原料制备锂离子电池碳负极材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池微孔碳负极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池是一种新型高能二次电源，具有比容量大、放电电压高而平稳、低温性能好、环境友好、安全、寿命长、自放电微弱等优点。锂离子电池的上述优势，引起了各国科学家的青睐，从而促进了锂离子二次电池的快速发展。自问世以来，短短的十几年间，锂离子电池就已经被应用于手机、笔记本电脑、数码相机等便携电子产品中，其他一些重要领域如电动交通工具、航空航天、军事等领域用的大型锂离子电池也正在开发之中。

锂离子电池的电极反应包括电子的传输和离子的传输，这样就要求电极要有良好的导电性，保证电子传输通道的畅通，一些必要的孔结构，持有电解液，保证离子传输的顺利。只有达到这两方面的要求，才能够保证电极活性材料有较高的利用率和良好的循环稳定性。

锂离子电池负极材料在实际应用中仍然是石墨材料占主导地位。人造石墨和天然石墨作为负极材料各有优点和缺点，人造石墨具有循环稳定的优点，但在容量上一般要低于天然石墨。天然石墨虽然具有容量高的优点，但在循环过程中容量衰减快是其致命弱点。

本发明是以农业废弃物稻壳为原料，通过干馏，酸处理、碱处理等方法，得到微孔结构的非晶炭，不需要石墨化，利用其微孔结构进行嵌锂/脱锂。本发明原料来源广阔、工艺简单，同时能够达到作为锂离子电池负极材料的各项要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子电池微孔碳负极材料的制备方法。

本发明提出了以稻壳为原料制备微孔碳锂离子电池负极材料的方法。

一种锂离子电池微孔碳负极材料的制备方法，包括如下步骤：

将农业废弃物稻壳用蒸馏水清洗干净，然后在氮气气氛下以450～650℃的温度煅烧1～5个小时，得到稻壳干馏物。

将稻壳干馏物在质量分数为0.1M的盐酸溶液中以50℃～70℃酸煮0.5～2.5小时。用蒸馏水水洗至中性，干燥，得到酸处理后的稻壳干馏物。

将Na₂CO₃与酸处理后的稻壳干馏物按照质量比（1～5）：1的比例混合，研磨均匀，置于管式炉中，在氮气气氛下于850～1000℃下煅烧2～5小时。用蒸馏水将所得物反复洗涤至除去Na⁺离子及SiO₃^2-为止，PH值为7-7.5，干燥，即得锂离子电池微孔碳负极材料。

在其中一个实施例中，所述的制备微孔碳材料的原材料为稻壳。

在其中一个实施例中，碱性活化剂为碳酸钠。

在其中一个实施例中，干馏温度为450～650℃，时间为1～5个小时。

在其中一个实施例中，酸处理温度为50℃～70℃，时间为0.5～2.5小时。

在其中一个实施例中，活化温度为850～1000℃，时间为2～5小时。

上述方法利用农业废弃物稻壳干馏，经过酸处理，碱处理最终得到微孔碳负极材料，原材料来源广泛，实验过程安全易实施，且最终产物为多孔结构，易于电子的输送与转移，是作为锂离子电池负极的理想材料。

附图说明：

图1为锂离子电池微孔碳负极材料的制备流程图

图2为实施例1的微孔碳材料的扫描电子显微镜照片；

图3为实施例1的微孔碳材料的透射电子显微镜照片；

图4为实施例1的微孔碳材料的X射线衍射（XRD）图谱；

图5为实施例1的微孔碳材料的首次充放电曲线,图中红曲线为放电比容量曲线，黑曲线为充电比容量曲线；

图6为实施例1的微孔碳材料制成扣式电池后在恒流0.1C条件下的循环性能图谱,图中红曲线为放电循环比容量曲线，黑曲线为充电循环比容量曲线。

具体实施方式:

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

请参阅图1，一实施方式的锂离子电池微孔碳负极材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1，将农业废弃物稻壳用蒸馏水清洗干净，然后在氮气气氛下以450～650℃的温度煅烧1～5个小时，得到稻壳干馏物。