一种基于多羧酸钾盐石墨复合负极材料的制备及钾离子电池应用制造技术

本发明专利技术提供一种基于多羧酸钾盐石墨复合负极材料的制备及钾离子电池应用，属于电池技术领域，通过以多羧酸、钾源和石墨类材料为原料，醇类等有机液体为溶剂，通过水热反应，得到多羧酸钾盐/石墨复合材料。利用丰富的羧酸盐活性位点，储存钾离子，同时，引入石墨类材料作为支撑，有利于电子的传输动力学性能，与此同时也防止在循环过程中颗粒的粉化，从而提升了电化学性能。提供一种合成多羧酸钾盐/石墨复合材料的新方法，采用一步法，制备步骤简单，该物质所需要的原料来源丰富、价格廉价。合成的多羧酸钾盐/石墨复合材料，以石墨类材料为支撑，可以有效缓解有机盐结构的体积膨胀问题，从而提升电极的稳定性、倍率性能和库伦效率。倍率性能和库伦效率。倍率性能和库伦效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多羧酸钾盐石墨复合负极材料的制备及钾离子电池应用


[0001]本专利技术属于电池
，具体涉及一种基于多羧酸钾盐石墨复合负极材料的制备及钾离子电池应用。

技术介绍

[0002]近年来，可充电的锂离子电池因为高能量密度和长循环稳定性，已经占据了3C产品及电动车等领域储能器件的主要市场。然而，日益增长的储能需求及锂资源的匮乏制约了锂离子电池在可持续社会的进一步发展。因此，开发下一代储能器件对于后锂时代可持续的能源存储及转化具有重要意义。尽管钾离子(
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2.93Vvs.标准电极电势)展现了比锂离子(
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3.04Vvs.标准电极电势)更高的还原电势，但是钾离子电池因为钾储量丰富、价格低廉的优势，受到了广泛关注，有望成为替代锂离子电池的下一代储能器件。然而，钾离子半径比锂离子大，诱导产生了缓慢的离子扩散动力学，并造成宿主材料结构膨胀，导致电池容量的衰减。因此，寻找合适的储钾材料对于钾离子电池的进一步发展具有重大意义。
[0003]当前，尽管众多无机类材料已经尝试用于钾离子存储，比如：插层型石墨或碳材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多羧酸钾盐石墨复合负极材料，其特征在于：多羧酸钾盐分散在石墨类材料表面，多羧酸钾盐纳米片的边长为1
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5微米，石墨投料含量为50mg/L。2.如权利要求1所述的一种基于多羧酸钾盐石墨复合负极材料，其特征在于：所述多羧酸结构通式如下(此处为四羧酸结构)，羧酸结构为三个、四个、五个或六个或n个羧酸，其中R基为苯环、吡啶环、吡嗪环、嘧啶环、吡喃环、吡咯环、噻吩、呋喃。3.如权利要求2所述的一种基于多羧酸钾盐石墨复合负极材料，其特征在于：所述R基为苯环。4.一种基于多羧酸钾盐石墨复合负极材料的制备方法，其特征在于：包括步骤如下：步骤101：取摩尔比为(4
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0.125)的多羧酸和钾源(盐或碱)分别溶解在溶剂中，磁力搅拌1
‑
2小时；分别标记A溶液和B溶液；其中B溶液中加入石墨类材料，混合均匀；步骤102：将上述搅拌好的A溶液和B溶液混合到一起，得到混合液C，其中加入顺序为A加入到B溶液中，搅拌1
‑
2小时，将得到的混合液C倒入聚四氟乙烯内衬，并放入反应釜中，将反应釜转入烘箱中反应，温度80
‑
200摄氏度，反应时间6
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24小时，等反应结束后降到室温；步骤103：将上述反应后的混合液C用离心机离心，转速6000
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10000转/分钟,时间8
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12分钟，然后用乙醇洗涤、离心重复3
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5次，放入烘箱真空干燥，温度60
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80摄氏度，时间12
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48小时，最后得到多羧酸钾盐/石墨复合负极材料。5.如权利要求4所述的一种基于多羧酸钾盐石墨复合负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤101中的钾源(盐或碱)为硝酸钾、氯化钾、硫酸钾或氢氧化钾。6.如权利要求5所述的一种基于多羧酸钾盐石墨复合负极材料的制备方法，其特征在于：所述钾源为氢氧化钾。7.如权利要求4所述的一种基于多羧酸钾盐石墨复合负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤101中的溶剂为乙醇、乙二醇、丙三醇、N
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N二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、丙酮有机溶剂。8.如权利要求7所述的一种基于多羧酸钾盐石墨复合负极材料的制备方法，其特征在于：溶剂为乙醇与乙二醇混合溶液，体积比为1:1。9.如权利要求4所述的一种基于多羧酸钾盐石墨复合负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤101中的石墨类材料为石墨、膨胀石墨、石墨烯、多层石墨烯或者氧化石墨烯。10.如权利要求9所述的一种基于多羧酸钾盐石墨复合负极材料的制备方法，其特征在于：所述石墨类材料为氧化石墨烯。11.如权利要求4所述的一种基于多羧酸钾盐石墨复合负极材料的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐永炳，潘庆广，仝兆鹏，苏元强，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：