[发明专利]一种锂电池硬炭负极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种锂电池硬炭负极材料的制备方法，该方法以废旧汽车刹车片为主要原料，并引入PbO/CNTs复合纳米材料，通过物理复配、化学合成等方法，制备出电池容量高、充放电倍率性能好的锂离子电池。本发明中制备的锂电池硬炭负极材料与传统的电池负极材料相比，利用废旧汽车刹车片作为酚醛树脂的主要来源，不仅对废弃物进行了再次利用，使得废弃物有了很好的处理处置，实现了废物的资源化和再利用，而且作为锂离子电池的负极材料，制备出的锂离子电池具有高的电容量和充、放电倍率，因此具有很好的推广应用价值。

技术领域

本发明涉及一种锂电池负极材料的制备方法，具体涉及一种应用于汽车锂电池中的硬炭负极材料的制备方法。

背景技术

随着汽车行业的快速发展，其中报废的以酚醛树脂为主要成分的汽车刹车片也在不断的增多，汽车刹车片的主要成分是酚醛树脂，报废的汽车刹车片中酚醛塑料的回收再利用存在重重困难，但是由于其结构中含有大量的苯环，且具有较大的交联密度，使其具有较高的力学强度与良好的电性能，以及耐热、耐磨、耐蚀等性能，从而依然在各种电子器件中占有主要地位，并被大量地运用于电子产品中。例如：制作电器、仪表的绝缘机构件，各类电子电器产品的线路板及耐热阻电配件。

酚醛树脂也可以用来制备锂离子电池硬炭负极材料，制备出的硬炭能够满足人们对具有大容量、高倍率充放电性能的新型锂离子电池电极材料的需求，是一种绿色环保的回收处理方式。利用废旧汽车刹车片制备锂离子电池硬炭负极材料不但充分利用了酚醛塑料的裂解产物，而且在很大程度上减少了对环境的污染，实现了废物的资源化再利用，是一种区别于传统制备锂离子电池硬炭负极材料的新方法。

为了满足当前社会对能量储存设备的需求，开发高能量、低成本和环境友好的锂二次电池正负极材料是当务之急。电池材料的设计关键在于调控储锂材料的结构、功能性。针对这些问题，本发明以废旧汽车刹车片为原材料，制备得到锂电池硬炭负极材料，并组装成为具有高的电容量和充、放电倍率的锂离子电池。

发明内容

本发明公开了一种锂电池硬炭负极材料的制备方法，主要解决了传统电池电容量低和充放电倍率低的问题，同时解决了汽车废旧刹车片填埋法浪费资源、污染环境的问题。

一种锂电池硬炭负极材料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

1）称取20~60重量份废旧汽车刹车片装填到瓷制方舟中，将该方舟放置到石英管式炉中，充入过量氮气后升温至400℃，保温2h，再升至1200℃，保温2h，自然冷却至室温后将得的样品进行球磨处理30min，过200目筛网，用150重量份质量浓度65%的HCl进行酸洗3次，超声分散30min后抽滤，再用150重量份质量分数为30%的LiOH溶液碱洗3次，超声分散30min后抽滤，再用150重量份去离子水水洗3次至滤液呈中性，将抽滤后的样品放在100℃烘箱烘干24h，研磨并过200目筛网得到酚醛树脂热解碳，备用；

2）将上述酚醛树脂热解碳转移至反应釜中，加入5重量份葡萄糖、24重量份无水乙醇、2~26重量份PbO/CNTs复合纳米材料充分混合，85℃下搅拌2h，缓慢加入15重量份四氢呋喃和120重量份去离子水，70℃下搅拌2h后离心，用200重量份无水乙醇清洗材料3~5次，105℃下真空干燥12h，然后置于氮气气氛中、400℃下焙烧2h，得到车用锂电池硬炭负极材料。

所述PbO/CNTs复合纳米材料的制备方法为：