[发明专利]一种用于锂离子电池的碳氮复合负极材料的制备方法

说明书

本发明涉及电池负极材料制备，旨在提供一种用于锂离子电池的碳氮复合负极材料的制备方法。具体包括：将冷冻干燥的蚕蛹浸入液氮，取出后加入100℃的水中浸泡；再进行冷冻干燥，研磨得到重构蚕蛹粉体；将重构蚕蛹粉体加至聚乙二醇400中，搅拌后过滤，得到二次重构蚕蛹粉体；再与硝酸锌混合均匀，在氮气保护下灼烧；冷却至室温后，得到碳氮复合负极材料。本发明所得负极材料具有高的充放电循环稳定性，是一种来源广泛且成本较低的碳负极材料。利用该碳负极材料按常规方法组装的锂离子电池，其充放电次数可达到15000次以上，同时也开拓了新的锂离子电池制备工艺。

技术领域

本发明涉及电池负极材料制备，具体涉及一种锂离子电池碳氮复合负极材料的制备方法。

背景技术

目前，全球锂电池负极材料以天然/人造石墨为主，其他新型负极碳材料也在快速增长中。作为负极材料，石墨有很多不足之处，比如石墨的低电位，与电解质形成界面膜，并且容易造成析锂；离子迁移速度慢，故而充放电倍率较低；层状结构的石墨在锂离子插入和脱嵌的过程中会发生约10％的形变，影响电池的循环寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种锂离子电池碳氮复合负极材料的制备方法。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种用于锂离子电池的碳氮复合负极材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将新鲜蚕蛹洗净，冷冻干燥至恒重，得到干燥蚕蛹；

(2)将干燥蚕蛹浸入液氮中浸泡30秒，取出后迅速加入100℃的水中浸泡5分钟；取出后再进行冷冻干燥，得到初步重构的蚕蛹；

(3)将初步重构的蚕蛹研磨至平均粒径小于100微米，得到重构蚕蛹粉体；

(4)将重构蚕蛹粉体加至150℃～250℃的聚乙二醇400中，持续搅拌1～3分钟后过滤，得到二次重构蚕蛹粉体；

(5)将二次重构蚕蛹粉体与硝酸锌以质量比1∶0.05混合均匀，在氮气保护下升温至700～900℃，保温1～3小时；冷却至室温后，得到碳氮复合负极材料。

本发明中，所述蚕蛹是家蚕的蛹，发育期为8日龄至12日龄。

利用本发明所得碳氮复合负极材料制备锂离子电池负极，以及将该负极用于进一步组装锂离子电池时，采用常规技术即可，本发明没有特别要求。

发明原理描述：

目前，并无相关文献记载将蛋白质用于负极材料的制备。发明人通过研究发现，使用蛋白质能够重构负极材料，该过程中蛋白交联的结构更加致密，从而使得最终负极材料具有更好的循环稳定性。通过大量实验，发明人比对使用了包括鸡蛋清、闪蝶卵、凤蝶卵等在内的大量蛋白质来源所得负极材料，发现以蚕蛹重构所得负极材料具有最优的性能。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明所得负极材料具有高的充放电循环稳定性，是一种来源广泛且成本较低的碳负极材料。

2、利用该碳负极材料按常规方法组装的锂离子电池，其充放电次数可达到15000次以上，同时也开拓了新的锂离子电池制备工艺。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1：

锂离子电池碳氮复合负极材料的制备方法，包括如下步骤：