碳化蘑菇电极和方法技术

展示一种碳化蘑菇组织电极材料和方法。在一个例子中，碳化蘑菇组织用作如锂离子电池的电池中的电极。一种电池，包括：第一电极，包含来自蘑菇的碳化组织；第二电极；和与所述第一电极和所述第二电极两个接触的电解质。

Electrode and method of carbonated mushroom

A kind of carbon mushroom tissue electrode material and method are presented. In one example, the mushroom tissue is used as an electrode in a battery like a lithium ion battery. A battery includes a first electrode, including a carbonization structure from mushrooms, a second electrode, and an electrolyte with two contacts with the first electrode and the second electrode.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碳化蘑菇电极和方法相关申请本申请要求2015年3月5日申请的标题为“碳化蘑菇电极和方法(CARBONIZEDMUSHROOMELECTRODESANDMETHODS)”的美国临时专利申请第62/128,793号的优先权，其通过全文引用的方式并入本文中。美国政府支持的声明本专利技术是在NSFMRSEC、TemizEnergyCompany和UC-RiversideOfficeofResearch授予的政府支持下进行的。政府拥有本专利技术的某些权利。
本专利技术涉及碳化蘑菇电极和方法。在一个例子中，本专利技术涉及用于锂离子电池的碳化蘑菇电极。
技术介绍
需要改进电池，如锂离子电池。附图说明图1展示根据本专利技术的一例子的PM样品的示意性表示、切片方法和分别地CST、CT和ST模型化架构。图2展示根据本专利技术的一例子的CT(a到c)(比例尺＝200μm、40μm、10μm)、ST(d到f)(比例尺＝400μm、50μm、10、μm)和CST(g到i)(比例尺＝300μm、20μm、4μm)的低倍放大到高倍放大的SEM显微图。图3展示根据本专利技术的一例子的未经洗涤的CT的元素分布和EDS光谱(d)。图4A展示根据本专利技术的一例子的经DIH2O洗涤的CT的元素分布和EDS光谱(d)。图4B展示根据本专利技术的一例子的未经洗涤的碳化ST的元素分布和EDS光谱(d)以及经DIH2O洗涤的ST的EDS光谱(g)。图4C展示根据本专利技术的一例子的未经洗涤的碳化CST的元素分布和EDS光谱(d)以及经DIH2O洗涤的CST的EDS光谱(g)。图5展示根据本专利技术的一例子的来自CT(菌盖)、ST(柄)和CST(菌盖表皮)的XPS光谱数据，包含在DIH2O洗涤之前的XRD(a)、在DIH2O洗涤之后的XRD(b)和原始未经洗涤的样本的XPS(c)。图6展示根据本专利技术的一例子的获得用作独立式、无粘合剂、无集电器碳阳极的源自波多贝罗蘑菇表皮的、分层多孔碳纳米带的方法的示意性说明。图7展示根据本专利技术的一例子的在700℃(a，b)、900℃(c，d)和1100℃(e，f)(a到f的比例尺分别是：100μm、10μm、50μm、10μm、100μm和10μm)下热处理的PMCST阳极的低倍放大到高倍放大SEM。图8展示根据本专利技术的一例子的展示随着温度增加PMCST纳米带的孔隙率程度增加的低倍放大到高倍放大SEM，包含在700℃(a，b)、900℃(c，d)和1100℃(e，f)(a到f的比例尺分别是：1μm、200nm、500nm、100nm、1μm和100nm)下热处理的样本。图9展示根据本专利技术的一例子的展示大孔隙(a到b)、中孔隙(c到d)和蠕虫状微孔隙(e到f)的原始PMCST分层多孔纳米带的TEM。图10展示根据本专利技术的一例子的在各种PT下的原始、独立式PMCST的光谱数据，包含XRD(a)和点IDEDS(b)。图11展示根据本专利技术的一例子的PMCST的电化学性能数据，包含充电/放电曲线图(a)、库仑效率曲线图(b)以及700CST(c)、900CST(d)、1100CST(e)和KOH1100CST(F)的从循环1到循环11的CV曲线。图12A展示根据本专利技术的一例子的PMCST的循环1、循环10和循环50的电压特征曲线，包含700CST(a)、900CST(b)、1100CST(c)和KOH1100CST(d)。图12B展示根据本专利技术的一例子的展示比充电容量、放电容量和库仑效率的基于波多贝罗蘑菇的独立式碳阳极的循环特性曲线图。图13展示，根据本专利技术的一例子，比容量是按放射性物质(蘑菇阳极＞90％放射性物质)的重量计。图14展示根据本专利技术的一例子来自与图13中的相同电池的资料。其保持运行超长时间，直至约1750个循环，远超过石墨阳极的性能。图15展示根据本专利技术的一例子的脱水、未碳化PM切片的光学显微图，包含菌盖组织(a，b)、柄组织(c，d)和菌盖表皮组织(e、f)(所有比例尺＝50μm)。图16展示根据本专利技术的一例子的由CST的碳化产生的碳纳米带的SEM显微图，包含带的宽度尺寸(a)和近似厚度尺寸(b)。图17展示根据本专利技术的一例子的电池。图18展示根据本专利技术的一例子形成电池的方法。具体实施方式在以下详细描述中，参考了形成本文一部分的附图，且在附图中借助于说明展示可以实践本专利技术的具体实施例。在图式中，遍及若干视图，相同的标号描述大体上相似的组件。这些实施例是通过足够的细节描述的以使得所属领域的技术人员能够实践本专利技术。在不脱离本专利技术的范围的情况下，可以利用其它实施例，且可以做出结构或逻辑改变等。第一次通过电子显微术、元素分析和x射线衍射分析来研究三个独特的、源自生物质的独立式碳结构。波多贝罗蘑菇的三个相异组织的碳化用于合成可能在各种现实世界应用中具有潜在用途的含碳微架构。功能性含碳材料变得越来越有吸引力，这是因为其轻重量、低成本、多功能性、机械强度和电子导电性。不同微米结构和纳米结构的碳潜在地适用于众多应用，从松散材料和纳米级材料到结构材料和储能材料。选择用于工程改造目的的碳的来源视制造这类碳所必需的处理技术、其可扩展性和所需的特定特性而定。举例来说，碳纳米管(CNT)可以通过多种方式来制造。然而，CNT中实现的最高品质中的一些是通过化学气相沉积(CVD)方法或类似气相技术使用如甲烷、乙烯或乙炔的这类气态前体。也已通过替代的方法构想CNT状结构。CNT合成的第一方法中的一个是电弧放电方法，然而产物特性(尺寸、纯度和排列)更加受CVD控制。还针对非晶形碳的多种多样的应用和其形成各种尺寸、获取微孔隙(＜2nm微孔)、中孔隙(2＜x＜50nm微孔)或大孔隙(50＜nm微孔)的微孔的能力来研究非晶形碳。举例来说，Ouyang等人最近已通过聚苯乙烯超交联和水热分解在实现具有较高多分散性的非晶形、微孔碳球上取得进展。所得纳米球在电池、催化剂、药物等中具有巨大的潜在用途。含碳发泡材料也越来越受到关注，这是由于其独立式性质、互连性和作为松散材料的应用。含碳泡沫已发展成具有大孔隙以及中孔隙的锂-硫电池电极。使用二氧化硅硬模板以及三嵌段共聚物软模板两个，引入酚系树脂且将其热解以形成多孔碳单块。类似碳泡沫状结构已通过生物量在无氧气存在下的碳化来获得。这种生物介导方法产生多种多样的微米和纳米结构碳材料，所述碳材料通常可以用作独立式单块，或经研磨以形成粉末。源自生物质的碳泡沫是通过将桦木锯屑液化成其树脂成分直至其能够变为发泡和碳化来产生。虽然实现高表面积和堆积密度，但所述方法需要许多步骤、若干有毒溶剂和强酸以及强碱，从而最终使其成为对于扩大规模在经济上和环境上成本高的材料。第一次，我们报告双孢蘑菇(Agaricusbisporus)的三个特定切片的碳化诱导的变换，所述双孢蘑菇通常被称为波多贝罗蘑菇(Portobellomushroom；PM)。使用各种光谱技术和显微技术来分析波多贝罗切片的元素组成和结构特征到阐明独特组织特定特征和形态。研究中的切片是菌盖、柄和菌盖表皮，每一个具有相异的碳化后微观结构，所述微观结构具有用作跨各种行业的功能性和结构性含碳材料的深刻潜能。通过不需要昂贵溶剂、前体或处理的低成本和可调式热处理方法轻易地获得所得结构。在这种工作中，通过热处理双孢本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池，包括：第一电极，包含：来自蘑菇的碳化组织；第二电极；和与所述第一电极和所述第二电极两个接触的电解质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.05 US 62/128,7931.一种电池，包括：第一电极，包含：来自蘑菇的碳化组织；第二电极；和与所述第一电极和所述第二电极两个接触的电解质。2.根据权利要求1所述的电池，其中来自蘑菇的所述碳化组织包含碳化菌盖组织。3.根据权利要求1所述的电池，其中来自蘑菇的所述碳化组织包含碳化菌盖表皮组织。4.根据权利要求1所述的电池，其中来自蘑菇的所述碳化组织包含碳化菌柄组织。5.根据权利要求1所述的电池，其中来自蘑菇的所述碳化组织包含碳化波多贝罗蘑菇组织。6.根据权利要求1所述的电池，其中所述碳化组织是大约50重量百分比的碳。7.根据权利要求1所述的电池，其中所述碳化组织是大约70重量百分比的碳。8.根据权利要求1所述的电池，其中所述碳化组织是大约90重量百分比的碳。...

【专利技术属性】
技术研发人员：布伦南·坎贝尔，罗伯特·约内斯库，琴吉奇·S·厄兹坎，米里马·厄兹坎，
申请(专利权)人：加利福尼亚大学董事会，
类型：发明
国别省市：美国,US