[发明专利]一种三维多孔碳的制备方法及其制成的电池负极和电池

说明书

本发明公开了一种三维多孔碳的制备方法及其制成的电池负极和电池，三维多孔碳的制备方法包括选取秸秆，将秸秆洗净、剥皮、烘干；然后放入管式炉中，并在管式炉中通入惰性气体，然后进行退火处理，得到样品；将样品用氯化氢溶液洗涤、蒸馏水洗涤；将样品放入烘箱中烘干，得到三维多孔碳材料；此三维多孔碳的制备方法利用秸秆进行一系列操作和退火处理之后得到三维多孔碳材料，这种生物质碳材料表面具有蜂窝形和方形的多孔以及碳材料疏松的介孔，碳结构提供的高表面积为电池提供更多的活性位点，在电化学的应用中，能够有效的提高电极的单位容量，提高导电性和循环稳定性，在锂离子电池负极材料有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及电池材料技术领域，特别涉及一种三维多孔碳的制备方法及其制成的电池负极和电池。

背景技术

近些年来，金属化合物、导电聚合物和多孔碳材料等作为锂离子电池的电极材料而被普遍应用，但是金属化合物和导电聚合物作为电极材料在实际应用中存在电导率低循环不稳定等缺点限制了他们的广泛使用。生物质可以通过化学或者物理调控制作三维多孔碳材料等优异的碳基材料，而三维多孔碳材料在能量储存领域和超级电容器具有广泛的应用，是凭借着它具有良好的导电性、绿色环保性、化学稳定性、高比表面积和质量轻等优点。但目前普遍存在的问题是三维多孔碳材料的制作方法复杂，制作出来的结构不稳定，导致制作成本高，造价高，且企业需要购买的仪器价格也十分昂贵。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种三维多孔碳的制备方法及其制成的电池负极和电池，生产过程易控、成本较低，方便批量生产。

根据本发明的第一方面实施例，提供一种三维多孔碳的制备方法，包括以下步骤：

S1:选取秸秆，将秸秆进行洗净、剥皮、烘干操作；

S2:将烘干后的秸秆放入管式炉中，并在管式炉中通入惰性气体，然后进行退火处理，得到样品；

S3:将样品用氯化氢溶液洗涤；

S4:利用蒸馏水洗去样品中残留的氯化氢溶液；

S5:将样品放入烘箱中烘干，得到三维多孔碳材料。

有益效果：此三维多孔碳的制备方法利用秸秆进行一系列操作和退火处理之后得到三维多孔碳材料，这种生物质碳材料表面具有蜂窝形和方形的多孔以及碳材料疏松的介孔，这种特殊的结构作为负极材料在锂离子电池的运用上具有很大的优势，碳结构提供的高表面积为电池提供更多的活性位点，在电化学的应用中，能够有效的提高电极的单位容量，提高导电性和循环稳定性，在锂离子电池负极材料有很好的应用前景。

根据本发明第一方面实施例的三维多孔碳的制备方法，秸秆可选用玉米秸秆或高粱秸秆。

根据本发明第一方面实施例的三维多孔碳的制备方法，选取秸秆时，在秸秆的中间部位处截出大约10cm的小段，并自然晒干。

根据本发明第一方面实施例的三维多孔碳的制备方法，将小段剥皮，采用蒸馏水洗涤，并在烘箱内以60℃进行烘干，且烘干时长至少为6小时。

根据本发明第一方面实施例的三维多孔碳的制备方法，S2中，惰性气体为氮气。

根据本发明第一方面实施例的三维多孔碳的制备方法，退火的温度为600℃，退火时长至少为2小时，退火的升温速度在1至5℃/min之间。

根据本发明第一方面实施例的三维多孔碳的制备方法，氯化氢溶液的浓度为1mol/L。

根据本发明第一方面实施例的三维多孔碳的制备方法，S5中，样品在烘箱内以60℃进行烘干，且烘干时长至少为6小时。

根据本发明的第二方面实施例，提供一种电池负极，包括：使用本发明第一方面实施例的三维多孔碳的制备方法制成的三维多孔碳材料。