一种硬炭及其制备方法和应用技术

技术编号：41149200 阅读：2 留言：0更新日期：2024-04-30 18:16

本发明专利技术属于负极材料技术领域，具体涉及一种硬炭及其制备方法和应用。本发明专利技术通过将生物质原料与促进剂溶液进行超声回流处理，除去生物质中半纤维素成分，除去半纤维素后原料中会形成大量孔隙结构，再经过烧结处理，这些孔隙结构会形成大量闭孔，闭孔结构有利于金属离子储存，可明显提升二次电池容量；同时，经过所述超声回流处理还可达到除去大部分生物质原料中杂质的效果，除去杂质后可进一步提升二次电池的首次效率。另外，本发明专利技术采用生物质原料，原料供应量大，且工艺简单，无需单独纯化工艺，适合大规模生产。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于负极材料，具体涉及一种硬炭及其制备方法和应用。

技术介绍

1、目前市场上主要的二次电池有锂离子电池、钠离子电池、超级电容器、镍氢电池、镍镉电池、铅酸(或铅蓄)电池、可充碱性电池等。负极材料是二次电池在充电过程中离子和电子的载体，起着能量的储存与释放的作用。硬炭材料作为二次电池负极材料具有较大的应用前景，生物质由于其储量丰富，价格便宜，是合成硬炭材料的重要原料之一，但由于硬炭材料相对于石墨材料而言，其能量密度相对更低，因此合成高容量硬炭材料是目前重点提升的方向。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种硬炭及其制备方法和应用，本专利技术提供的方法得到的硬炭具有较高的比容量。

2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：

3、本专利技术提供了一种硬炭的制备方法，包括以下步骤：

4、将生物质原料破碎处理后和促进剂溶液混合，进行超声回流处理，水洗至中性，烘干得到前驱体；

5、将所述前驱体依次进行第一烧结和第二烧结，得到所述硬炭；

6、所述第一烧结的温度小于第二烧结的温度；

7、所述促进剂溶液中的促进剂包括ca(oh)2、na2co3、nahco3、k2co3和khco3中的一种或几种。

8、优选的，所述促进剂溶液的浓度为0.1～3mol/l；

9、所述生物质原料和促进剂溶液的质量比为1：0.5～2。

10、优选的，所述超声回流处理的温度为80～120℃，保温时间为1～8h。

11、优选的，所述第一烧结的温度为400～900℃，保温时间为1～6h。

12、优选的，所述第二烧结的温度为950～1500℃，保温时间为1～8h。

13、优选的，所述第一烧结和第二烧结均在惰性气氛中进行。

14、优选的，所述第一烧结后，还包括将得到的物料进行破碎处理；

15、所述破碎处理得到的物料的粒径d50为4～20μm。

16、本专利技术还提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的硬炭，所述硬炭具有闭孔结构。

17、优选的，所述闭孔结构的体积占总孔体积的40～80％；所述硬炭的平均孔径为0.6～2.5μm；所述硬炭的比表面积为1～25m2/g。

18、本专利技术还提供了上述技术方案所述的硬炭作为负极材料在二次电池中的应用。

19、本专利技术提供了一种硬炭的制备方法，包括以下步骤：将生物质原料破碎处理后和促进剂溶液混合，进行超声回流处理，水洗至中性，烘干得到前驱体；将所述前驱体依次进行第一烧结和第二烧结，得到所述硬炭；所述第一烧结的温度小于第二烧结的温度；所述促进剂溶液中的促进剂包括ca(oh)2、na2co3、nahco3、k2co3和khco3中的一种或几种。本专利技术通过将生物质原料与促进剂溶液进行超声回流处理，除去生物质中半纤维素成分，除去半纤维素后原料中会形成大量孔隙结构，再经过烧结处理，这些孔隙结构会形成大量闭孔，闭孔结构有利于金属离子储存，可明显提升二次电池容量。同时，经过所述超声回流处理还可达到除去大部分生物质原料中杂质的效果，除去杂质后可进一步提升二次电池的首次效率。另外，本专利技术采用生物质原料，原料供应量大，且工艺简单，无需单独纯化工艺，适合大规模生产。

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【技术保护点】

1.一种硬炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述促进剂溶液的浓度为0.1～3mol/L；

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超声回流处理的温度为80～120℃，保温时间为1～8h。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一烧结的温度为400～900℃，保温时间为1～6h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二烧结的温度为950～1500℃，保温时间为1～8h。

6.根据权利要求1～5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一烧结和第二烧结均在惰性气氛中进行。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第一烧结后，还包括将得到的物料进行破碎处理；

8.权利要求1～7任一项所述的制备方法制备得到的硬炭，其特征在于，所述硬炭具有闭孔结构。

9.根据权利要求8所述的硬炭，其特征在于，所述闭孔结构的体积占总孔体积的40～80％；所述硬炭的平均孔径为0.6～2.5μm；所述硬炭的比表面积为1～25m2/g。

10.权利要求8或9所述的硬炭作为负极材料在二次电池中的应用。

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【技术特征摘要】

1.一种硬炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述促进剂溶液的浓度为0.1～3mol/l；

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超声回流处理的温度为80～120℃，保温时间为1～8h。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一烧结的温度为400～900℃，保温时间为1～6h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二烧结的温度为950～1500℃，保温时间为1～8h。

6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭桂明，彭天权，申玉良，李旭光，邹琴，
申请(专利权)人：赣州立探新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：

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