一种以混合菌渣废料制备锂离子碳负极材料的方法技术

本发明专利技术涉及一种以混合菌渣废料为原料制备多元掺杂层次孔碳的方法，并将其应用于锂电池负极材料。步骤包括：将混合菌渣废料干燥、球磨后，与金属盐和无机碱进行混合并高温煅烧处理，然后用无机酸除去金属杂质，得到多元掺杂的层次孔碳。本发明专利技术制备得到的层次孔碳具有多元素掺杂，同时存在丰富的微孔、介孔和大孔，特别适合应用于锂离子负极材料。本发明专利技术原料来源广泛、工艺简单、操作方便、成本低、所得产品性能优良、易于扩大化生产。

A method for preparation of lithium ion carbon negative electrode materials with mixed slag waste

The invention relates to a method for preparing multi doped layered porous carbon with mixed slag waste as raw material, and applies it to the anode material of lithium battery. The steps include: drying and milling the mixed mushroom residue, mixing it with metal salt and inorganic alkali and calcining at high temperature, then removing inorganic impurities from metal impurities, and obtaining the porous carbon of multiple doped layers. The hierarchical pore carbon prepared by the invention has multi-element doping and abundant micropores, mesoporous and macropores, and is especially suitable for lithium ion negative electrode materials. The invention has the advantages of wide source of raw material, simple process, convenient operation, low cost, excellent performance of the product, and easy to expand production.

【技术实现步骤摘要】
一种以混合菌渣废料制备锂离子碳负极材料的方法
本专利技术涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种以混合菌渣废料为原料制备锂离子电池用碳负极材料的方法。
技术介绍
锂离子电池作为一种绿色储能器件，具有能量密度大、开路电压高、绿色环保等一系列的优势，已被广泛应用于便携式电子器件中，比如手机、笔记本、便携式摄影机等。石墨类碳材料是目前锂离子电池主要的商业化负极材料，但是由于石墨本身的理论比容量只有372mAhg-1，难以满足未来高能量密度的需求。有研究表明，碳材料的多孔化和元素掺杂，能够为锂离子提供更多的活性位点，从而有效地提高碳质材料的可逆比容量。中国专利CN104332596报道了采用三聚氰胺、苯二甲醛、碳纳米管和二甲基亚砜为原料，采用真空热处理方法，制备出氮掺杂的多孔碳/碳纳米管复合材料。HuaweiSong等人以有机物为前驱体，利用模板法，制备出氮掺杂的多孔碳(AcsAppliedMaterials&Interfaces,2014,6(23):21661-8.)。以上材料作为锂离子电池负极材料时，均表现出较高的比容量。然而，现有的技术中，制备元素掺杂的多孔碳材料通常需要特殊的碳源和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以混合菌渣废料制备锂离子碳负极材料的方法，其特征在于：包括下述步骤；步骤一将干燥的混合菌渣粉末与金属盐和无机碱混合均匀，得到混合物；所述混合物中，干燥的混合菌渣粉末、金属盐、无机碱的质量比为15～2:1:1～8；干燥的混合菌渣粉末由土霉素菌渣粉末、头孢菌素菌渣粉末、青霉素菌渣粉末中至少两种组成；步骤二在保护气氛下，对步骤一所得混合物进行高温煅烧；得到碳化后的混合物；所述高温煅烧的温度为700～1100℃；步骤三将步骤二所得碳化后的混合物置于含无机酸的溶液中浸泡至少6h后，过滤，得到滤渣，清洗滤渣，直至洗液的pH至为6‑8；得到半成品；所得半成品经烘干后，得到具有多元素掺杂的层次孔碳负极材料...

【技术特征摘要】
1.一种以混合菌渣废料制备锂离子碳负极材料的方法，其特征在于：包括下述步骤；步骤一将干燥的混合菌渣粉末与金属盐和无机碱混合均匀，得到混合物；所述混合物中，干燥的混合菌渣粉末、金属盐、无机碱的质量比为15～2:1:1～8；干燥的混合菌渣粉末由土霉素菌渣粉末、头孢菌素菌渣粉末、青霉素菌渣粉末中至少两种组成；步骤二在保护气氛下，对步骤一所得混合物进行高温煅烧；得到碳化后的混合物；所述高温煅烧的温度为700～1100℃；步骤三将步骤二所得碳化后的混合物置于含无机酸的溶液中浸泡至少6h后，过滤，得到滤渣，清洗滤渣，直至洗液的pH至为6-8；得到半成品；所得半成品经烘干后，得到具有多元素掺杂的层次孔碳负极材料，即得到所述的锂离子碳负极材料。2.根据权利要求1所述的一种以混合菌渣废料制备锂离子碳负极材料的方法，其特征在于：干燥的混合菌渣粉末中，碳含量在20～50wt％，氮含量在5～15wt％，氧含量在10～30wt％，磷含量在0.1～15wt％，硫含量在0.1～15wt％；所述干燥的菌渣粉末是通过下述方案制备的：将混合菌渣废料置于80～120℃的真空干燥箱中烘烤12～36h，除去菌渣废料中的水分，然后将干燥的菌渣废料球磨6～12h，得到干燥的菌渣粉末；所述干燥的菌渣粉末的粒径为5-50μm。3.根据权利要求1所述的一种以混合菌渣废料制备锂离子碳负极材料的方法，其特征在于：所述混合物中，干燥的混合菌渣粉末、金属盐、无机碱的质量比为10～3:1:1～8。4.根据权利要求1所述的一种以混合菌渣废料制备锂离子碳负极材料的方法，其特征在于：当菌渣粉末为土霉素菌渣和青霉菌菌渣粉末按质量比5:1～1:5混合时，所述混合物中，干燥的菌渣粉末、金属盐、无机碱的质量比为7～5:1:3～4；当菌渣粉末为头孢素菌渣和青霉菌菌渣粉末按质量比5:1～1:5混合时，所述混合物中，干燥的菌渣粉末、金属盐、无机碱的质量比为6～5:1:3～4；当菌渣粉末为土霉素菌渣和头孢素菌渣粉末按质量比5:1～1:5混合时...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨娟，周向阳，廖群超，唐晶晶，李晨，蒋敏，王倩，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43