【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电容器负极材料制备，具体涉及一种三维银纳米线改性硬碳负极材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、随着动力电池技术的持续发展，具有快速充放电能力和高能量密度的锂离子电容器需求日益强烈。负极材料是决定动力电池功率性能的重要指标，硬碳材料层间距大，有良好的倍率性能，但在大倍率放电过程中，其较低的导电性会造成电极表面极化而损失大量可逆容量，商用硬碳的比容量往往低于商用石墨材料。除此之外，高度无序的结构造成的缺陷会导致硬碳与电解液相容性差，循环性能下降。大量研究表明，增加硬碳材料导电性可降低极化，提升硬碳材料可逆容量，表面改性处理会明显改善硬碳材料的循环性能。银是一种理化性质稳定，导电性能极好的过渡金属，银也是与锂电化学合金反应的活性材料，研究表明，银金属纳米粒子在复合材料中形成的导电路径可有效增加复合电极材料的可逆容量、电子电导率、倍率性能和循环性能。
2、目前针对硬碳的改性主要有三个方面：(1)增加硬碳材料导电性，降低其在低电位下的表面极化，释放更多可逆容量；(2)对硬碳进行表面改性，抑制其表面杂质或官能团的不可逆反应，降低不可逆容量；(3)通过不同材料复合，改善硬碳材料与电解液相容性，改善其循环性能。具体的改性措施有氧化处理、碳材料复合、杂元素掺杂等。
3、在现有的改性方法中，都不能明显改善硬碳材料的电化学性能且处理方法普遍存在制造工艺复杂、仪器昂贵等缺陷，例如软碳包覆硬碳材料，一般通过化学气相沉积法制备，时间长且效果不明显；氧化处理一般通过浓硫酸或浓硝酸制备，具有一定的化学腐蚀风险；而杂
4、公开号为cn115513453a的中国专利公开了一种银掺杂硬碳复合材料，通过将硬碳羧酸化后与银氨溶液、甲醛溶液混合负载银，再与锂盐的有机溶液混合进行预锂化，碳化后得到。该专利技术采用银镜反应来对硬碳材料进行纳米银的负载，银镜反应过程中银离子会在硬碳材料上逐渐沉积形成大量纳米银颗粒，使银分布更加均匀，且纳米银与硬碳材料的结合性更强。对硬碳前驱体进行羧酸化处理，羧酸化硬碳表面的酸性基团会破坏碱液的银氨溶液中的银氨络离子转化平衡，使纳米银更容易在羧酸化硬碳接枝有酸性基团的表面进行沉积和生长，最终形成与羧酸化硬碳表面结合强度更高的纳米银颗粒。该专利技术提升材料的电子导电率，改善倍率性能并提高其首次效率。
5、公开号为cn115312739a的中国专利公开了一种银掺杂的硬碳复合材料的制备方法，包括：(1)将有机银化合物、有机酸与有机溶剂混匀，得混合液；(2)采用电化学法，以氨基化树脂为工作电极，混合液为溶剂，饱和甘汞为对电极，循环伏安法扫描后，洗涤，干燥，得银掺杂硬碳前驱体材料；(3)将所述的银掺杂硬碳前驱体材料添加到有机溶剂中混匀后，滴加肼类还原剂，超声分散后，过滤、干燥，在惰性气氛、700～1100℃下保温1～6h，得银掺杂的硬碳复合材料。该专利技术所述的一种银掺杂的硬碳复合材料及其制备方法，通过电化学沉积法在硬碳孔隙中沉积氧化银，提高掺杂均匀性、一致性、过程可控性，同时反应条件温和、与硬碳前驱体的相容性好。
6、公告号为cn115341309b的中国专利公开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200-400℃，通入浓硝酸蒸汽进行刻蚀，得到多孔银掺杂硬碳材料。通过上述技术方案，解决了现有技术中硬碳材料阻抗大、首次效率偏低的问题。
7、公告号为cn115101722b的中国专利公开了一种磁控溅射法制备多孔银包覆硬碳复合材料的制备方法，按照质量比90-95:1-5:1-5将硬碳、催化剂、粘结剂混合均匀后进行压片处理得到片状硬碳复合体；采用磁控溅射方法，以片状硬碳复合体为基体，银靶为发射源，在片状硬碳复合体表面沉积银薄膜至厚度为100-500nm后添加到硝酸蒸汽中，表面刻蚀24h，去离子水洗涤至中性，真空干燥，即到。该专利技术能提升硬碳材料的首次效率及功率性能。
8、上述专利技术多数在硬碳前驱体中加入银前驱体，通过碳化得到银掺杂硬碳材料，在硬碳生成过程中，各种有机物和分散剂会生成大量的氧化基团和气体，从而改变硬碳表面和层间结构，影响硬碳材料性能。而本专利技术在商品硬碳颗粒之间可以形成不影响硬碳结构的三维银纳米线导电网络，增加硬碳电化学性能。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术的不足，提出了一种三维银纳米线改性硬碳负极材料及其制备方法与应用。
2、具体是通过以下技术方案来实现的：
3、一种三维银纳米线改性硬碳负极材料的制备方法，包括以下步骤：
4、(1)将10g银板放入500ml浓度为0.6-0.8mol/l高分子聚丙烯酰胺(c3h5no)n水溶液中，使用yag激光发射器，透镜焦距为260mm，工作频率为10hz，输出功率分别为0-120mj/次，对银板进行多次激光烧蚀至溶液变成棕黄色，得到含银的聚丙烯酰胺水溶液；
5、(2)将1-2g硬碳材料超声分散于步骤(1)制备的含银的聚丙烯酰胺水溶液中，加热至120℃后加入辛酸0.05-0.1g后，反应2-6h，使球形银纳米颗粒吸附在硬碳表面，随后将溶液进行分离，去除溶剂后放在铜箔上，于55℃条件下烘干；
6、(3)将步骤(2)所制备的固形物粉碎后分散在乙醛溶液25-45ml中，加热至45-65℃并加入0.1-0.2g聚乙烯吡咯烷酮k-90、0.1-0.2g硝酸银，超声分散均匀后继续加热至135-165℃，反应4-8h后，将反应液倒入50ml无水乙醇后在1000-6000rpm转速下离心2-8min，取下层沉淀，用去离子水洗涤3-5次后，在80℃鼓风烘箱中烘干即可。
7、所述高分子聚丙烯酰胺的分子量为1000万。
8、上述制备方法制得的三维银纳米线导电骨架改性硬碳负极材料在制备锂离子电容器负极片中的应用。
9、有益效果：
10、本专利技术方法具有操作简便、设备投入及维护成本低、时间短的优势。采用本专利技术方法制备的三维银纳米线导电骨架改性硬碳负极材料具有优异的导电性能、充放电比容量、倍率性能和循环性能。
11、本专利技术先采用激光烧蚀的手段，使硬碳表面吸附球形银纳米粒子，然后通过湿化学法，自生长出了树状银纳米线导电骨架，制备了一款具有三维银纳米线导电骨架改性硬碳负极材料。该负极在更低的阻抗降低了复合材料的电极极化，构建特殊的三维导电骨架网络提升了硬碳的导电性能，在提升其比容量的同时改善其大倍率电流充放电能力，从而使该改性材料满足高功率锂离子电容器需求。
12、通过对三维银纳米线导电骨架改性硬碳负极材料进行sem、xrd和充放电性能测试，结果表明：三维银纳米线导电骨架网络可以明显提本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种三维银纳米线改性硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述一种三维银纳米线改性硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述高分子聚丙烯酰胺水溶液的浓度为0.6-0.8mol/L。
3.如权利要求1所述一种三维银纳米线改性硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述激光烧蚀的工作条件：透镜焦距为260mm，工作频率为10Hz，输出功率分别为0-120mJ/次。
4.如权利要求1所述一种三维银纳米线改性硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述加热温度为45-65℃，所述继续加热温度为135-165℃。
5.如权利要求1所述一种三维银纳米线改性硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述离心的工作条件：转速为1000-6000rpm，时间为2-8min。
6.一种三维银纳米线改性硬碳负极材料采用如权利要求1-5的任一制备方法制作而成。
7.如权利要求1-5任一的制备方法制备的三维银纳米线改性硬碳负极材料在制备锂离子电容器负极片中的应用。
【技术特征摘要】
1.一种三维银纳米线改性硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述一种三维银纳米线改性硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述高分子聚丙烯酰胺水溶液的浓度为0.6-0.8mol/l。
3.如权利要求1所述一种三维银纳米线改性硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述激光烧蚀的工作条件：透镜焦距为260mm，工作频率为10hz，输出功率分别为0-120mj/次。
4.如权利要求1所述一种三维银纳米线改性硬碳负极材料的制备...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘江涛，李一帆，周雄，刘富亮，冉红亮，
申请(专利权)人：贵州梅岭电源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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