【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池，具体涉及一种氮掺杂炭黑的制备方法及其电池。
技术介绍
1、目前，炭黑可以分为橡胶用炭黑和非橡胶用炭黑，非橡胶用炭黑中的导电炭黑具有高比表面积、高结构、高纯净度和优异导电性能的“三高一优”特点，随着新能源产业快速发展，锂电池成为导电炭黑最主要的应用场景。锂离子电池要求导电剂要具有优良的导电性、低密度、结构及化学性能稳定等特点，导电炭黑不仅满足导电剂不参与电池中的氧化还原反应和具有高抗酸碱腐蚀能力的要求，还具有低成本、质量轻等特点。
2、现有的锂电用导电炭黑主流产品都是具有较低的比表面积，虽然低比表面积具有优异的分散性，但其导电性难以进一步提升，且相比于高端导电炭黑而言其添加量份数较多，一般为高端导电炭黑添加量的3-4倍；目前市场上应用于矿用管材、电缆屏蔽等橡塑制品中的低端导电炭黑应用范围受限，不能大量应用于锂电池制备中。
技术实现思路
1、本专利技术旨在提供一种以竹子为碳源、尿素为氮掺杂改性剂，可以高效制备出一种价值更高的氮掺杂炭黑。
2、根据第一方面，一种实施例中提供一种氮掺杂炭黑的制备方法，包括：
3、混合步骤，包括将碳源与氮掺杂改性剂混合，得到混合物；
4、加热步骤，包括在加热条件下，将所述混合物炭化，并进行氮掺杂，制得所述氮掺杂炭黑。
5、在一实施例中，所述氮掺杂改性剂包括但不限于尿素。
6、本专利技术首次提供了一种以竹子为碳源制备氮掺杂炭黑的方法。专利技术人在大量的实验中有重大发现，
7、另外，专利技术人特别强调的是，本专利技术中的各个反应步骤十分关键，缺一不可，缺少了任意一个步骤制备得到的氮掺杂炭黑，将其用作锂离子电池导电剂时并不具备优异的循环性能。以竹子粉末为碳源，先将竹子粉末和尿素粉末混料，然后高温碳化及氮掺杂改性等两个步骤制备得到的氮掺杂炭黑，将其用作锂离子电池导电剂时才具备优异的循环性能。
8、在一实施例中，所述混合步骤中，所述混合物为粉末状。制备粉末状的方法不受限制，例如，可以将碳源、尿素混合，然后通过机械设备粉碎制得粉末状混合物，或者，预先分别将碳源、尿素粉碎，然后混合，制得粉末状混合物。
9、在一实施例中，所述碳源包括竹子。
10、在一实施例中，所述混合步骤中，所述竹子包括但不限于箭竹、毛竹、紫竹、棕竹、苦竹、刚竹中的至少一种。
11、在一实施例中，所述碳源包括竹子地上茎。
12、在一实施例中，粉碎方法包括但不限于气流粉碎、机械磨。
13、在一实施例中，将竹子与尿素混合的方式包括但不限于球磨、搅拌混合、振荡混合。
14、在一实施例中，所述混合步骤中，所述混合物的粒度为200～300目。可以通过网筛筛分得到所需粒度的物料。
15、在一实施例中，所述混合步骤中，所述竹子为粉末状。
16、在一实施例中，所述混合步骤中，所述氮掺杂改性剂为粉末状。
17、在一实施例中，所述混合步骤中，所述竹子的粒度为200～300目。
18、在一实施例中，所述混合步骤中，所述氮掺杂改性剂的粒度为200～300目。
19、在一实施例中，所述混合步骤中，按质量计，氮掺杂改性剂：竹子＝(5-10)：(2-3)。
20、在一实施例中，所述混合步骤中，按质量计，氮掺杂改性剂：竹子＝(10-20)g：(4-6)g。
21、在一实施例中，所述加热步骤中，将所述混合物加热至1000-1500℃。
22、在一实施例中，所述加热步骤中，对所述混合物进行加热时，加热速率为2-10℃/min。
23、在一实施例中，所述加热步骤中，将所述混合物至于氮气气氛中加热。
24、根据第二方面，一种实施例中提供由第一方面所述制备方法制得的氮掺杂炭黑。
25、根据第三方面，一种实施例中提供含有第二方面所述氮掺杂炭黑的导电剂。
26、根据第四方面，一种实施例中提供含有第二方面所述氮掺杂炭黑、或第三方面所述导电剂的电池。
27、在一实施例中，所述电池包括但不限于锂离子电池、钠离子电池。
28、在一实施例中，本专利技术提供了一种新颖的以竹子为碳源制备氮掺杂炭黑的方法。本专利技术将竹子粉末和尿素粉末混料，然后经过高温碳化及氮掺杂改性等两个步骤制备得到的氮掺杂炭黑，将其用作锂离子电池导电剂时具有较高的比容量以及循环稳定性。
29、在一实施例中，本专利技术提供的方法安全环保、操作简便、制备成本低，易于工业化生产。
30、在一实施例中，专利技术人在研究中发现，在采用本专利技术提供的方法制备氮掺杂炭黑的过程中，氮掺杂改性剂的选择对于制备得到的氮掺杂炭黑用作锂离子电池导电剂时是否具有优异的循环性能起着至关重要的作用。专利技术人在研究中惊奇的发现，当选用尿素作为氮掺杂改性剂时，制备得到的氮掺杂炭黑用作锂离子电池导电剂后具有优异的循环性能；其循环性能远远优于未采用尿素制备得到的炭黑。
31、在一实施例中，本专利技术提供了一种新颖的以竹子为碳源制备氮掺杂炭黑的方法。本专利技术将竹子粉末和尿素粉末混料，然后高温碳化及氮掺杂改性等两个步骤制备得到的氮掺杂炭黑，将其用作锂离子电池导电剂时具有较高的比容量以及循环稳定性。
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1.一种氮掺杂炭黑的制备方法，包括：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氮掺杂改性剂包括尿素。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合步骤中，所述混合物为粉末状。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合步骤中，所述碳源包括竹子；
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合步骤中，所述混合物的粒度为200～300目。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合步骤中，所述竹子为粉末状；
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述加热步骤中，将所述混合物加热至1000-1500℃；
8.由如权利要求1-7任意一项所述制备方法制得的氮掺杂炭黑。
9.含如权利要求8所述氮掺杂炭黑的导电剂。
10.含有如权利要求8所述氮掺杂炭黑、或如权利要求9所述导电剂的电池。
【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂炭黑的制备方法，包括：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氮掺杂改性剂包括尿素。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合步骤中，所述混合物为粉末状。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合步骤中，所述碳源包括竹子；
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合步骤中，所述混合物的粒度为200～300目。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：黎剑辉，林志彬，
申请(专利权)人：舟山材启新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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