一种葡萄糖多孔碳及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开一种葡萄糖多孔碳及其制备方法与在硅负极材料碳包覆领域的应用。将葡萄糖碳源与1

【技术实现步骤摘要】
一种葡萄糖多孔碳及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及锂电池电极负载材料
，特别涉及一种葡萄糖多孔碳及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]与常规碳类锂离子电池负极材料相比，硅负极材料具有高比容量的优势，但其在充放电过程中会出现较大的体积膨胀，现如今最普遍的解决方法就是对硅粉进行纳米化和进行碳包覆。碳包覆是新能源材料中最常见的一种材料改性方法，对材料进行碳包覆，一方面可以改善材料的电导率，另一方面可以提供稳定的化学和电化学反应界面。以碳材料进行硅负极的包覆，空隙的存在会影响对硅的膨胀，将硅嵌入在多孔碳中，相对发达的空隙会为硅负极的体积膨胀预留出空间，同时可以提供较好的接触，加强硅负极的导电性。
[0003]以葡萄糖作为制备多孔碳的材料，因为其获得简单，原料成本低，结构稳定，为低成本实现硅负极的多孔碳包覆提供了思路，但常规高温碳化的葡萄糖其颗粒较大，对硅的粘附性相对较差，空隙较少，难易满足硅负极碳包覆的需求。利用碳酸钾促进葡萄糖多孔化，减小其颗粒尺寸，增加其粘附性，适用于硅负极的碳包覆。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种葡萄糖多孔碳及其制备方法与应用，可以制备出空隙发达，相对石墨化程度高的多孔碳材料，其发达的空隙结构和相对较高的石墨化程度有助于提升硅负极材料的导电性，抑制其体积膨胀。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供的一种葡萄糖多孔碳的制备方法，包括步骤：S1，按照按照重量比为1:0.1
‑
4的比例将葡萄糖粉末与可分解碳酸熔盐混合；S2，将步骤S1中的混合物置于保护气氛下加热至300℃
‑
350℃，然后保温0.5
‑
1h，再升温至800℃
‑
1100℃，然后保温1
‑
5h得到活化产物；S3，对步骤S2中得到的活化产物进行酸洗并干燥后，得到所述葡萄糖多孔碳。
[0006]优选的，所述步骤S1中的所述葡萄糖粉末与可分解碳酸熔盐的重量比为1:1
‑
3。
[0007]优选的，所述步骤S1中通过超声分散3
‑
10分钟的方式对所述葡萄糖粉末与可分解碳酸熔盐进行混合。
[0008]优选的，所述步骤S2中在升温至800℃
‑
1100℃，然后保温1
‑
5h后，将气氛炉自然降至室温，得到所述活化产物。
[0009]优选的，所述步骤S2中的保护气氛为氮气或者氩气。
[0010]优选的，所述可分解碳酸熔盐为碳酸钾、碳酸钠中的一种或者多种 。
[0011]优选的，所述步骤S2中的升温速率为3℃/min
‑
6℃/min。
[0012]优选的，所述步骤S3中的酸洗采用盐酸酸洗，干燥温度为80
‑
100℃。
[0013]本专利技术还提供一种葡萄糖多孔碳，采用如上任一项所述的制备方法制得。
[0014]本专利技术还提供一种如上所述的葡萄糖多孔在碳硅负极材料中的应用，所述硅负极
材料采用如上所述的葡萄糖多孔碳进行包覆。
[0015]与现有技术相比，本专利技术具有如下的优点：1、解决了葡萄糖碳化后颗粒大，孔隙度低的问题，通过碳酸钾、碳酸钠等可分解碳酸熔盐活化制备多孔葡萄糖碳，通过反应产生部分气体，在向外扩散时促进空隙形成，从而实现高比表面积；另外利用高温下碳酸盐的熔融分解能够加速刻蚀碳质结构，在促进孔隙生成的同时促进石墨片层的结构生长，从而获得碳化程度较高的多孔葡萄糖碳材料；2、步骤S2中将步骤S1中的混合物置于保护气氛下加热至300℃
‑
350℃，然后保温0.5
‑
1h，再升温至800℃
‑
1100℃，加热到300
‑
350℃并保温一定时间是为了让葡萄糖先发生脱水，碳化；这么做为了避免在直接将温度到达900℃左右时，葡萄糖脱水与碳酸盐分解同时发生，反应过于剧烈；而900℃碳酸盐的分解造成碳化后的葡萄糖具有丰富多孔结构。同时，在惰性气体下进行翻反应，没有氧气，抑制可分解碳酸熔盐在300℃左右的分解反应；3、本专利技术通过简单工艺将葡萄糖与碳酸钾均匀混合，经高温碳化和简单酸洗过程，就可得到孔隙发达、石墨化度较好的多孔葡萄糖碳材料，制备过程简单，且易于放大生产；此外，本专利技术方法通过调控反应温度、原料质量比，就能改变所得葡萄糖多孔碳的孔隙配组；4、本专利技术所得的葡萄糖多孔碳，具有丰富的空隙结构，稳定的结构框架，良好的导电性能，在硅负极的碳包覆等领域具有良好的应用前景。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0017]图1是实施例1所得的葡萄糖多孔碳的SEM图。
[0018]图2是对比例1所得的葡萄糖多孔碳的SEM图。
实施方式
[0019]下面将结合本实施例中的附图，对本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的一部分实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]另外，本专利技术各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。
[0021]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0022]实施例1
[0023]本实施例葡萄糖多孔碳的制备方法如下：取5g葡萄糖放置于试管中，再取5g碳酸钾放入其中，将之放入超声仪中，超声处理5min，所得的混合物放置于气氛炉中，气氛炉内充有氮气，以10℃/min的速率升温，将气氛
炉升温至350℃，然后保温1h，保温后以5℃/min的速率升温，在将气氛炉的温度升温至900℃，然后保温2h，保温结束后将气氛炉自然降至室温，得到活化产物。将所得的产物利用1mol/L的稀盐酸进行3次酸洗，然后在进行5次去离子是处理得到清洗的活化产物。将清洗所得的产物以100℃干燥4h。
[0024]实施例2
[0025]本实施例葡萄糖多孔碳的制备方法如下：取5g葡萄糖放置于试管中，再取10g碳酸钾放入其中，将之放入超声仪中，超声处理5min，所得的混合物放置于气氛炉中，气氛炉内充有氮气，以10℃/min的速率升温，将气氛炉升温至350℃，然后保温1h,保温后以5℃/min的速率升温，在将气氛炉的温度升温至900℃，然后保温2h，保温结束后将气氛炉自然降至室温，得到活化产物。将所得的产物利用1mol/L的稀盐酸进行3次酸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种葡萄糖多孔碳的制备方法，其特征在于，包括步骤：S1，按照按照重量比为1:0.1
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4的比例将葡萄糖粉末与可分解碳酸熔盐混合；S2，将步骤S1中的混合物置于保护气氛下加热至300℃
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400℃，然后保温0.5
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1h，再升温至800℃
‑
1100℃，然后保温1
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5h得到活化产物；S3，对步骤S2中得到的活化产物进行酸洗并干燥后，得到所述葡萄糖多孔碳。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中的所述葡萄糖粉末与可分解碳酸熔盐的重量比为1:1
‑
3。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中通过超声分散3
‑
10分钟的方式对所述葡萄糖粉末与可分解碳酸熔盐进行混合。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S...

【专利技术属性】
技术研发人员：李业军，龚俊，宋鹏，刘星汉，龚进，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：