The invention relates to a preparation method and application of a coal-based graphite microcrystalline conductive composite as a negative electrode material for sodium ion batteries. The preparation method is as follows: firstly, graphite oxide microcrystals are made from coal based materials, and then the prepared graphite oxide crystallites and conductive carbon materials are arranged into a mixture of homogeneous mixture, and then the graphite mixture is made into graphite oxide microcrystalline / conductive carbon material composite gel. Finally, the oxygen graphite microcrystalline / conductive carbon composite gel is calcined under inert atmosphere to obtain the coal cornerstone. Ink microcrystalline conductive composite. The graphite microcrystalline composite prepared by the method of the invention has excellent conductivity, and is used as the negative electrode material of sodium ion battery, and has excellent rate performance and cycle performance after electrochemical performance evaluation.
【技术实现步骤摘要】
一种煤基石墨微晶导电复合物及其制备方法和应用
本专利技术属于纳米碳材料制备
,尤其是,涉及一种可作为钠离子电池负极材料的煤基石墨微晶导电复合物及其制备方法和应用。
技术介绍
近年来,随着新能源汽车产业的爆发式发展,带动了锂离子电池产能激增,对锂源的需求量日益扩大。然而锂元素的地壳丰度值仅为0.0065%,且全球分布不均,75%主要在美洲,价格昂贵。那么未来为满足锂离子电池产能的供应,锂源缺口将会很大。因此亟需发展下一代综合性能优异的储能电池系统。与锂离子电池相比,钠离子电池钠源丰富,分布广泛,价格低廉,获取方法简单,且钠具有与锂相似的物理化学性质,不失为一种不错的替代方案。但开发商用的钠离子电池的技术瓶颈是寻找合适的负极材料用于钠离子储存。碳材料由于其高导电性、结构多样、绿色无毒、稳定等优异的物理化学性质一直被认为是具有潜力的钠离子电池负极材料。然而由于钠离子的原子半径比锂原子大,离子扩散动力学缓慢,对于有限层间距(0.34nm)的石墨材料几乎没有储钠容量。研究表明,对于离子扩散受限的钠离子电池负极材料可以通过碳材料的结构设计,以电容型电荷储存来达到储能的目的,从而避免钠离子在主体材料中脱嵌而引发的结构改变的问题,实现钠离子电池负极材料的高倍率和和优异的循环稳定性能。煤炭是一种含碳量高、储量丰富、分布广泛的低成本碳源。本身具有的有机大分子结构单元含有丰富的芳香片层和烷基侧链所连的氧官能团,通过处理可制得利于钠储存的碳电极。Hu等人([J].EnergyStorageMaterials,2016,5,191-197)通过一步碳化热解无烟煤制备了高安全性 ...
【技术保护点】
1.一种煤基石墨微晶导电复合物,其特征在于,首先由煤基材料制得氧化石墨微晶,然后将制得的氧化石墨微晶和导电性碳材料配置成混合均匀的混合液,再将该混合液制成氧化石墨微晶/导电性碳材料复合凝胶,最后将所述氧化石墨微晶/导电性碳材料复合凝胶在惰性气氛下煅烧,从而得到煤基石墨微晶导电复合物。
【技术特征摘要】
1.一种煤基石墨微晶导电复合物,其特征在于,首先由煤基材料制得氧化石墨微晶,然后将制得的氧化石墨微晶和导电性碳材料配置成混合均匀的混合液,再将该混合液制成氧化石墨微晶/导电性碳材料复合凝胶,最后将所述氧化石墨微晶/导电性碳材料复合凝胶在惰性气氛下煅烧,从而得到煤基石墨微晶导电复合物。2.根据权利要求1所述的煤基石墨微晶导电复合物,其特征在于,所述煤基材料为无烟煤、烟煤、焦煤、泥煤、褐煤中的任意一种或几种。3.根据权利要求1所述的煤基石墨微晶导电复合物,其特征在于,所述导电性碳材料为氧化石墨烯、羧基化碳纳米管、水溶性炭黑中的任意一种或几种。4.一种煤基石墨微晶导电复合物的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:1)将100~500目的煤基材料粉末,在搅拌状态下,缓慢加入到置于冰水浴中的VHNO3:VH2SO4为1:3~5的混酸中,添加完毕后升温至60~90℃,继续搅拌反应8~12h后冷却至室温,用水稀释,然后将稀释后的混合液低速离心分离,收集固体氧化煤样品,再将其透析处理,然后洗涤至中性,再将洗涤后所得样品高速离心分离,然后将所得悬浮液于60~100℃干燥12~48h得到氧化石墨微晶;2)将导电性碳材料和步骤1)得到的氧化石墨微晶按照质量比为1:0.5~3混合,然后加如适量去离子水,在室温下超声混合30~180min,然后再将超声混合后得到的混合溶液真空冷冻干燥24~48h,得到氧化石墨微晶/导电性碳材料复合凝胶;3)将步骤2)所得的氧化石墨微晶/导电性碳材料复合凝胶在惰性气氛下,高温煅烧处理,得到高导电性的目标...
【专利技术属性】
技术研发人员:赵翰庆,康孟孟,李忠,申汉庭,
申请(专利权)人:太原理工大学,
类型:发明
国别省市:山西,14
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