[发明专利]一种储能材料及其应用

说明书

本发明属于储能材料开发技术领域，具体设计涉及一种黄铜矿基高性储能材料及其应用。本发明以细粒级黄铜矿悬浮液或配置的细粒级黄铜矿悬浮液为原料。往悬浮液中加入高分子有机絮凝剂对细粒级黄铜矿进行沉降，并烘干，获得絮凝剂包覆黄铜矿的固体颗粒。最后在还原气氛中高温焙烧，即获得黄铜矿基高性能储能材料。本发明经优化后所设计和制备的高性能储能材料综合了碳质材料与黄铜矿的优势，具有高比容量、高倍率、无体积效应、稳定性好、循环寿命长的特点，适合应用于锂离子电池和锂离子超级电容器或钠离子电池和钠离子超级电容器中作为负极储锂或储钠材料。同时，本发明的储能材料的制备方法简单高效，工序少，产率高，适合大规模工业化生产。

技术领域

本发明属于储能材料开发技术领域，具体设计涉及一种黄铜矿基高性储能材料及其应用。

背景技术

天然黄铜矿作为自然界中储量最大的含铜硫化物，是二次电池电极材料理想的替代者，具有比容量高、资源储量大、制备成本低等优点。同时其固有的双过渡金属特性可进一步提高电化学性能。但目前直接利用过渡金属硫化物作为负极材料往往导致循环性能差，原因是硫化物在充放电过程中会产生严重的体积膨胀效应以及多硫化物的穿梭效应。

目前已有研究人员将天然黄铜矿直接作为二次电池电极材料使用，但其效果不是很理想。主要原因有两点，首先黄铜矿在充放电过程中会发生转换反应，反应过程中生成的铁、铜团聚，产生体积膨胀，影响循环寿命；其次是反应过程中产生的多硫化物会溶于有机电解液中，导致活性物质的不断流失，导致容量下降。

因此，开发一种高容量、循环性能佳、制备方法简单的黄铜矿基电池材料具有重要的意义。

发明内容

为了提高储能设备的比容量、稳定性以及降低其生产成本，本发明提供了一种黄铜矿基高性能储能材料及其应用。

本发明一种储能材料，所述储能材料由包括下述步骤的方案制备：

步骤1：

以细粒级黄铜矿悬浮液为原料；或

以细粒级黄铜矿颗粒为原料A；将原料A加入到液体中，得到细粒级黄铜矿悬浮液，即得到原料；

往原料加入絮凝剂，搅拌后静置沉降，沉降产品烘干得到黄铜矿与絮凝剂的复合物；所述絮凝剂中含有物质B；所述物质B中含有碳碳双键、碳碳单键、碳氮单键、碳氮双键中的至少一种官能团；

步骤2

将步骤1所得的黄铜矿与絮凝剂的复合物进行焙烧，得到所述储能材料。

本发明一种储能材料，所述原料中，细粒级黄铜矿与液体的质量比为1:1-1:50；优选为1:4-1:29、进一步优选为1:9-1:19；所述原料中；液体包括水。

本发明一种储能材料，所述原料中；细粒级黄铜矿的粒径为1-10微米、优选为1-5微米、进一步优选为1-3微米。

本发明一种储能材料，所述原料由包含下述步骤的方案制备：

步骤一：将天然黄铜矿精粉与液体按比例混合，得到混合物；对混合物进行机械研磨获得黄铜矿悬浮液；

步骤二：将步骤一所得的黄铜矿悬浮液进行低速离心，得到上层细粒级黄铜矿悬浮液。

本发明一种储能材料，步骤一中，所述天然黄铜矿精粉中，CuFeS2的质量百分含量大于等于90％、优选为大于等于95％。

本发明一种储能材料，步骤一中，所述天然黄铜矿精粉的粒径为20μm-100μm、优选为30μm-80μm。

本发明一种储能材料，步骤一中，天然黄铜矿精粉占混合物重质量的 5％-50％、优选为10％-20％。