一种多孔银掺杂硬碳复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及锂离子电池技术领域，提出了一种多孔银掺杂硬碳复合材料及其制备方法和应用，所述制备方法，包括以下步骤：S1、向碱性酚醛树脂水溶液中添加无机银化合物、羧甲基壳聚糖、稳定剂，分散均匀，得到纺丝液；S2、将纺丝液静电纺丝，得到银掺杂纳米纤维；S3、将银掺杂纳米纤维在800℃下碳化3小时，得到银掺杂硬碳材料；S4、将银掺杂硬碳材料加热至200

【技术实现步骤摘要】
一种多孔银掺杂硬碳复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，具体的，涉及一种多孔银掺杂硬碳复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]硬碳材料以其低温性能优异、膨胀低等优点而应用于HEV/PHEV/EV等电池领域，目前的制备方法主要采用固相/液相法制备，其材料存在一致性差，形貌为颗粒状结构，材料的阻抗偏大，且存在制备过程难以精确控制，导致得到的硬碳材料阻抗大、首次效率偏低。静电纺丝技术是通过强电场作用下，喷射成丝，具有过程可控，纤维状结构的膨胀较低，阻抗低等优点，主要应用于食品、化工及其新型材料等领域。而目前市场上未见报道采用静电纺丝法制备硬碳复合材料。

技术实现思路

[0003]本专利技术提出一种多孔银掺杂硬碳复合材料及其制备方法和应用，解决了现有技术中硬碳材料阻抗大、首次效率偏低的问题。
[0004]本专利技术的技术方案如下：
[0005]本专利技术提出了一种多孔银掺杂硬碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0006]S1、向碱性酚醛树脂水溶液中添加无机银化合物、羧甲基壳聚糖、稳定剂，分散均匀，得到纺丝液；
[0007]S2、将纺丝液静电纺丝，得到银掺杂纳米纤维；
[0008]S3、将银掺杂纳米纤维碳化，得到银掺杂硬碳材料；
[0009]S4、将银掺杂硬碳材料用浓硝酸蒸汽刻蚀，得到多孔银掺杂硬碳材料。
[0010]作为进一步的技术方案，所述碱性酚醛树脂与无机银化合物、羧甲基壳聚糖、稳定剂的质量比为100：(1
‑
10)：(1
‑
5)：(0.5
‑
2)。
[0011]作为进一步的技术方案，所述碱性酚醛树脂水溶液的质量浓度为1
‑
10％。
[0012]作为进一步的技术方案，所述无机银化合物为硝酸银、碳酸银、硫酸银、氯化银中的一种。
[0013]作为进一步的技术方案，所述稳定剂为三乙醇胺、乙酸、月桂酸、酒石酸、柠檬酸、草酸、葡萄糖酸中的一种。
[0014]作为进一步的技术方案，所述碳化条件为氩气气氛下温度700
‑
1000℃，碳化时间为1
‑
6h。
[0015]作为进一步的技术方案，所述静电纺丝中，注射泵的推进速率为1
‑
10毫升/小时，纺丝针头为0.1～1mm的平针头，高压直流电源为8
‑
30KV，纺丝喷头与滚筒的距离为5
‑
20cm。
[0016]作为进一步的技术方案，所述刻蚀温度为200
‑
400℃，时间为1
‑
6h。
[0017]本专利技术还提出了一种多孔银掺杂硬碳复合材料，由所述制备方法制备得到。
[0018]本专利技术还提出了一种锂离子电池电极，所述制备方法得到的多孔银掺杂硬碳复合
材料。
[0019]本专利技术还提出了一种锂离子电池，包括所述锂离子电池电极。
[0020]本专利技术的工作原理及有益效果为：
[0021]1、本专利技术中，采用静电纺丝法制备银掺杂纳米纤维，将银沉积在碳纳米纤维骨架上，有效防止了颗粒团聚，得到纤维状的多孔银掺杂硬碳复合材料，具有膨胀低、阻抗低等优点，同时，多孔银具有高的电子导电率和比表面积，降低了硬碳复合材料的阻抗，提升了硬碳复合材料的倍率和循环性能，且银与电解液无反应，使其充放电过程中形成SEI膜较少锂离子的消耗，提升了硬碳复合材料的首次效率。
[0022]2、本专利技术中，采用静电纺丝法制备多孔银硬碳复合材料时，在纺丝液中加入稳定剂，从而提升了纺丝液的稳定性，便于在静电纺丝过程中形成稳定的纺丝液，进一步防止了颗粒团聚，静电纺丝后得到均匀性好的银掺杂纳米纤维，再碳化、刻蚀后得到粒径介于(10～15)μm之间的多孔银硬碳复合材料，进一步提高了多孔银硬碳复合材料的首次效率。
附图说明
[0023]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0024]图1为本专利技术实施例1的多孔银掺杂硬碳复合材料SEM图。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本专利技术保护的范围。
[0026]实施例1
[0027]一种多孔银掺杂硬碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0028]S1、将100g碱性酚醛树脂添加到2000mL去离子中配制成5wt％的碱性酚醛树脂水溶液，之后添加5g硫酸银、3g羧甲基壳聚糖、1g三乙醇胺，分散均匀，得到纺丝液；
[0029]S2、将纺丝液静电纺丝得到银掺杂纳米纤维，静电纺丝条件为：注射泵的推进速率为5毫升/小时，纺丝针头为0.5mm的平针头，高压直流电源为20KV，纺丝喷头与滚筒的距离为10cm；
[0030]S3、将银掺杂纳米纤维转移到管式炉中，在氩气气氛下800℃下碳化3小时，得到银掺杂硬碳材料；
[0031]S4、将银掺杂硬碳材料转移旋转的陶瓷管式炉中，加热至300℃，通入浓硝酸蒸汽进行刻蚀3h，得到多孔银掺杂硬碳材料。
[0032]实施例2
[0033]一种多孔银掺杂硬碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0034]S1、将100g碱性酚醛树脂添加到10000mL去离子中配制成1wt％的碱性酚醛树脂水溶液，之后添加10g碳酸银、5g羧甲基壳聚糖、2g月桂酸，分散均匀，得到纺丝液；
[0035]S2、将纺丝液静电纺丝得到银掺杂纳米纤维，静电纺丝条件为：注射泵的推进速率为1毫升/小时，纺丝针头为0.1mm的平针头，高压直流电源为8KV，纺丝喷头与滚筒的距离为
5cm；
[0036]S3、将银掺杂纳米纤维转移到管式炉中，在氩气气氛下700℃下碳化6小时，得到银掺杂硬碳材料；
[0037]S4、将银掺杂硬碳材料转移旋转的陶瓷管式炉中，加热至200℃，通入浓硝酸蒸汽进行刻蚀6h，得到多孔银掺杂硬碳材料。
[0038]实施例3
[0039]一种多孔银掺杂硬碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0040]S1、将100g碱性酚醛树脂添加到1000mL去离子中配制成10wt％的碱性酚醛树脂水溶液，之后添加1g硝酸银、1g羧甲基壳聚糖、0.5g柠檬酸，分散均匀，得到纺丝液；
[0041]S2、将纺丝液静电纺丝得到银掺杂纳米纤维，静电纺丝条件为：注射泵的推进速率为10毫升/小时，纺丝针头为1mm的平针头，高压直流电源为30KV，纺丝喷头与滚筒的距离为8cm；
[0042]S3、将银掺杂纳米纤维转移到管式炉中，在氩气气氛下1000℃下碳化1小时，得到银掺杂硬碳材料；
[0043]S4、将银掺杂硬碳材料转移旋转的陶瓷管式炉中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔银掺杂硬碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、向碱性酚醛树脂水溶液中添加无机银化合物、羧甲基壳聚糖、稳定剂，分散均匀，得到纺丝液；S2、将纺丝液静电纺丝，得到银掺杂纳米纤维；S3、将银掺杂纳米纤维碳化，得到银掺杂硬碳材料；S4、将银掺杂硬碳材料用浓硝酸蒸汽刻蚀，得到多孔银掺杂硬碳材料。2.根据权利要求1所述的一种多孔银掺杂硬碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述碱性酚醛树脂与无机银化合物、羧甲基壳聚糖、稳定剂的质量比为100：(1
‑
10)：(1
‑
5)：(0.5
‑
2)。3.根据权利要求1所述的一种多孔银掺杂硬碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述碱性酚醛树脂水溶液的质量浓度为1
‑
10％。4.根据权利要求1所述的一种多孔银掺杂硬碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述无机银化合物为硝酸银、碳酸银、硫酸银、氯化银中的一种；所述稳定剂为三乙醇胺、乙酸、月桂酸、酒石酸、柠檬酸、草酸、葡萄糖酸中的一种。5.根据权利要求1所述的一种多孔银掺杂硬碳复合材料的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋志涛，陈佐川，李四新，高永静，宋凡，
申请(专利权)人：四川坤天新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：