国产精品1024永久观看,大尺度欧美暖暖视频在线观看,亚洲宅男精品一区在线观看,欧美日韩一区二区三区视频,2021中文字幕在线观看

  • <option id="fbvk0"></option>
    1. <rt id="fbvk0"><tr id="fbvk0"></tr></rt>
      <center id="fbvk0"><optgroup id="fbvk0"></optgroup></center>
      <center id="fbvk0"></center>

      <li id="fbvk0"><abbr id="fbvk0"><dl id="fbvk0"></dl></abbr></li>

      一種C@SiO<sub>x</sub>材料及其制備方法和作為鋰離子電池負(fù)極材料的應(yīng)用

      文檔序號:10514236閱讀:1047來源:國知局
      一種C@SiO<sub>x</sub>材料及其制備方法和作為鋰離子電池負(fù)極材料的應(yīng)用
      【專利摘要】本發(fā)明公開了一種C@SiOx材料及其制備方法和作為鋰離子電池負(fù)極材料的應(yīng)用,屬于可再生能源材料制備及其在鋰離子電池中的應(yīng)用方面。本發(fā)明C@SiOx材料的生產(chǎn)工藝為用自來水浸泡含硅生物質(zhì),去除其中的泥土,用酸浸泡生物質(zhì)原料去除農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中引入的金屬雜質(zhì)后,在管式爐中碳化,然后,用活化劑活化得到的碳化生物質(zhì)?;罨笥没顫娊饘俜勰┻€原,得到C@SiOx鋰離子電池負(fù)極材料。
      【專利說明】
      -種0@5 i Ox材料及其制備方法和作為裡離子電池負(fù)極材料的 應(yīng)用
      技術(shù)領(lǐng)域
      [0001] 本發(fā)明設(shè)及可再生含娃生物質(zhì)的能源化利用,尤其設(shè)及一種〔@510、材料及其制備 方法和作為裡離子電池負(fù)極材料的應(yīng)用,屬于可再生能源材料制備及其在裡離子電池中的 應(yīng)用方面。
      【背景技術(shù)】
      [0002] 含娃生物質(zhì)主要來源于糧食作物的生產(chǎn)過程的殘留物。W稻殼為例,據(jù)統(tǒng)計中國 目前的大米年產(chǎn)量已經(jīng)超過了一億八千萬噸,約占全球年總產(chǎn)量的Ξ分之一,居世界首位。 在稻米加工的過程中會有大量的稻殼產(chǎn)生,每噸稻谷能產(chǎn)生約200kg的稻殼。運些稻殼由于 其自然堆積密度?。s120Kg/m3),給運輸帶來了極大的不便。而另一方面,大部分的稻米加 工企業(yè)并沒有一個合理有效的工藝對稻殼進(jìn)行利用,于是很多稻殼被當(dāng)做農(nóng)業(yè)廢棄物遭到 了丟棄。隨著我國稻谷加工技術(shù)的發(fā)展,稻米加工企業(yè)逐漸增多,企業(yè)的規(guī)模也逐漸增大, 使得日加工稻米量逐漸增多,運些工廠每天不得不處理至少20~80噸的稻殼。日積月累稻 殼存積過多,如遇風(fēng)雨會對周圍的環(huán)境造成一定程度的污染,如何處理運些稻殼已成為加 工企業(yè)必須解決的問題。隨著稻殼利用技術(shù)的發(fā)展和節(jié)能環(huán)保意識的進(jìn)步,稻殼開始被國 內(nèi)一些糧食加工企業(yè)加 W利用。通常的做法是,將稻殼作為一種生物質(zhì)燃料,將其燃燒或熱 解為發(fā)電或生產(chǎn)蒸谷米提供能量。表面上看稻殼對環(huán)境的污染問題得到了解決,稻殼中的 一些資源也得到了部分利用,但是仍存在環(huán)境污染,還需進(jìn)一步對農(nóng)業(yè)廢棄物加 W綜合利 用。
      [0003] 含娃生物質(zhì)主要由二氧化娃和有機成分(纖維素、木質(zhì)素和半纖維素)組成,還有 一少部分的金屬及灰分。二氧化娃均勻的分布在有機物中,如果將其碳化,可W得到均勻的 碳包二氧化娃結(jié)構(gòu),如果將碳化后的含娃生物質(zhì)用活潑金屬粉末還原就可W得到均勻的碳 包二氧化娃和娃的Ξ元體復(fù)合材料或均勻的碳包娃復(fù)合材料,運兩種材料都可W作為裡離 子電池的負(fù)極材料,克服純娃負(fù)極材料的體積效應(yīng)和純碳材料的低容量問題。
      [0004] 目前人們已經(jīng)相繼公開了多種碳/娃裡離子電池負(fù)極材料的制備方法, CN103022446A公開了一種裡離子電池娃氧化物/碳負(fù)極材料及其制備方法(岳敏等[P]); CN103682359A公開了一種氧化物SiOx和碳材料的制備方法,其中,1 < X < 2(陳壤,李明齊 [門);CN103531754A公開了一種石墨締/二氧化娃/銅/娃/軟碳疊層復(fù)合負(fù)極材料的制備方 法(舒杰,劉望才等[P]);CN102867947A公開了一種基于低聚倍半硅氧烷的碳/娃復(fù)合負(fù)極 材料的制備方法(楊揚,范少夫等[P])。運些制備方法都是利用化學(xué)試劑作為碳源和娃源, 利用較為復(fù)雜的合成過程制備碳/娃裡離子電池負(fù)極材料。本發(fā)明是采用含娃生物質(zhì)直接 制備碳/娃裡離子電池負(fù)極材料。
      [0005] 專利化101804988B公開了一種利用稻殼灰制備二氧化娃和活性炭的新方法(王子 忱,劉妍等[P]);CN201110436706.9公開了一種稻殼熱解灰同步制備水玻璃和活性炭的簡 單方法(王子忱,劉妍等[P])。上述專利沒有設(shè)及利用生物質(zhì)直接制備裡離子電池負(fù)極材 料。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0006] 本發(fā)明的目的是針對廣泛存在的可再生的含娃生物質(zhì),對交通運輸、自然環(huán)境和 人們身體健康帶來的負(fù)面影響,考慮到含娃生物質(zhì)主要含二氧化娃和有機物(纖維素、半纖 維素和木質(zhì)素)運兩類可利用物質(zhì),提供一種充分利用含娃生物質(zhì)來制備C@Si0x裡離子電 池負(fù)極材料的方法,其中,0含x<2。本發(fā)明的方法直接利用生物質(zhì)制備碳包覆娃氧化合物, 無需復(fù)雜的包碳過程,工藝簡單,成本低廉,可實現(xiàn)工藝過程環(huán)保無污染。
      [0007] 本發(fā)明通過W下技術(shù)方案實現(xiàn):
      [000引本發(fā)明提供一種利用含娃生物質(zhì)制備〔@510、(0含x<2)裡離子電池負(fù)極材料的方 法,所述工藝過程W生物質(zhì)為原料,環(huán)保無污染;工藝過程中所用的化學(xué)試劑廉價;工藝過 程簡單。其中,0含x<2;工藝過程為W二氧化娃含量> 10%的生物質(zhì)為原料,通過洗涂、干 燥、粉碎后,在450~600°C下碳化1~地,然后在500~800°C下活化1~地,最后用活潑金屬 在650~800°C還原1~地,制備得到〔@510、材料;所述的二氧化娃含量為相對于絕干原料的 質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。
      [0009] 本發(fā)明所述的一種利用含娃生物質(zhì)制備c@Si〇x裡離子電池負(fù)極材料的方法,具體 步驟為:
      [0010] a)用自來水浸泡除去含娃生物質(zhì)原料中的泥±,酸液浸泡除去原料中的金屬雜質(zhì) 后,在100°C下真空干燥12h,用植物粉碎機粉碎后,取過60目篩網(wǎng)的粉末為原料。
      [0011] b)將純凈的生物質(zhì)粉末放入氣氣作為保護氣的管式爐中,在450~600°C下碳化1 ~4h;
      [0012] C)用活化劑與步驟b中得到的碳化生物質(zhì)按質(zhì)量比1~4:1混合,加入蒸饋水浸泡8 ~24h,在100°C下干燥化后;放入氣氣作為保護氣的管式爐中,在500~800°C下,活化1~ 地;用蒸饋水洗涂活化后的碳化生物質(zhì),除去活化劑;在100°C真空干燥箱中干燥12h;
      [0013] d)將步驟C中得到的多孔碳化生物質(zhì)與活潑金屬粉末按1:0.1~1的比例混合均 勻,裝入自制的金屬反應(yīng)蓋中,將裝料的反應(yīng)蓋放入氣氣作為保護氣的管式爐中,在650~ 800°C還原1~4h;然后用酸液除去還原反應(yīng)中生成的金屬氧化物和過量的金屬粉末,用蒸 饋水洗涂后,在50°C的真空干燥箱中干燥1化得到C@Si0x裡離子電池負(fù)極材料。
      [0014] 優(yōu)選地,本發(fā)明所述的利用含娃生物質(zhì)制備〔@510、裡離子電池負(fù)極材料的方法, 所述的含娃生物質(zhì)為麥殼、稻殼、燕麥殼、青裸殼的一種或一種W上的混合物;
      [0015] 優(yōu)選地,本發(fā)明所述的利用含娃生物質(zhì)制備〔@510、裡離子電池負(fù)極材料的方法, 所述活化劑為K2C03、K0H、出P〇4、ZnCl。所述的金屬粉末為儀粉、侶粉、鐵粉或鋒粉。所述除去 還原反應(yīng)中生成的金屬氧化物和過量金屬粉末的酸為鹽酸、硝酸或硫酸,濃度為0.5~ 3mol/L;
      [0016] 優(yōu)選地,步驟d中,所述金屬反應(yīng)蓋材質(zhì)為430不誘鋼,為圓柱形,蓋體和蓋蓋由螺 紋緊密連接。
      [0017]本發(fā)明提供一種上述制備方法得到的〔@5化材料。
      [0018] 本發(fā)明提供一種上述C@Si0x材料作為裡離子電池負(fù)極材料的應(yīng)用。
      [0019] 發(fā)明有益效果
      [0020] 1.本發(fā)明所用原料遍布中國大地,便宜易得。
      [0021] 2.本發(fā)明所用的化學(xué)試劑廉價,實驗過程無廢物排放,環(huán)保安全。
      [0022] 3.本發(fā)明所制備的裡離子電池負(fù)極材料,比容量是傳統(tǒng)石墨材料的3倍,比娃負(fù)極 材料的循環(huán)穩(wěn)定性好,高性能優(yōu)異,有利于擴大生產(chǎn)。
      【附圖說明】
      [002引本發(fā)明附圖3幅,
      [0024]圖1為制備的〔@5化裡離子電池負(fù)極材料的工藝流程;
      [002引圖2為由實施例3制備的C@Si0x裡離子電池負(fù)極材料沈Μ圖;
      [0026] 圖3為由實施例3制備的C@Si0x裡離子電池負(fù)極材料邸D圖。
      【具體實施方式】
      [0027] 下述非限制性實施例可W使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明,但不W 任何方式限制本發(fā)明。
      [0028] 下述實施例中所述試驗方法,如無特殊說明,均為常規(guī)方法;所述試劑和材料,如 無特殊說明,均可從商業(yè)途徑獲得;
      [0029] 所用的反應(yīng)蓋,為自制的430不誘鋼反應(yīng)蓋,程圓柱形,蓋體和蓋蓋由螺紋緊密連 接,蓋壁厚0.3厘米,直徑2.5厘米,長3.5厘米。
      [0030] 所用的生物質(zhì)原料中二氧化娃含量> 10%。
      [0031] 實施例1
      [0032] ①用自來水浸泡除去稻殼中的泥±,酸液浸泡除去稻殼中的金屬雜質(zhì)后,在10(TC 下真空干燥12h,用植物粉碎機粉碎后,取過60目篩網(wǎng)的粉末為原料。
      [0033] ②將純凈的稻殼粉放入氣氣作為保護氣的管式爐中,在45(TC下碳化化;
      [0034] ③用K2C03與步驟帥得到的碳化稻殼按質(zhì)量比2:1混合,加入蒸饋水浸泡化,在100 °C下干燥化后;放入氣氣作為保護氣的管式爐中,在600°C下,活化化;用蒸饋水洗涂活化后 的碳化稻殼,除去活化劑;在l〇〇°C真空干燥箱中干燥12h;
      [0035] ④將步驟③中得到的多孔碳化稻殼與鐵粉按1:0.1的比例混合均勻,裝入自制的 金屬反應(yīng)蓋中,將裝料的反應(yīng)蓋放入氣氣作為保護氣的管式爐中,在65(TC還原化;然后用 2mol/L鹽酸溶液除去還原反應(yīng)中生成的氧化鐵和過量的鐵粉,用蒸饋水洗涂后,在50°C的 真空干燥箱中干燥1化得到C@Si0x裡離子電池負(fù)極材料。
      [0036] 實施例2
      [0037] ①用自來水浸泡除去麥殼中的泥±,酸液浸泡除去麥殼中的金屬雜質(zhì)后,在100°C 下真空干燥12h,用植物粉碎機粉碎后,取過60目篩網(wǎng)的粉末為原料。
      [0038] ②將純凈的麥殼粉放入氣氣作為保護氣的管式爐中,在55(TC下碳化化;
      [0039] ③用K2C03與步驟b中得到的碳化麥殼按質(zhì)量比3:1混合,加入蒸饋水浸泡12h,在 100°C下干燥化后;放入氣氣作為保護氣的管式爐中,在500°C下,活化1.化;用蒸饋水洗涂 活化后的碳化麥殼,除去活化劑;在l〇〇°C真空干燥箱中干燥12h;
      [0040] ④將步驟③中得到的多孔碳化麥殼與侶粉按1:0.3的比例混合均勻,裝入自制的 金屬反應(yīng)蓋中,將裝料的反應(yīng)蓋放入氣氣作為保護氣的管式爐中,在70(TC還原化;然后用 Imol/L鹽酸溶液除去還原反應(yīng)中生成的氧化侶和過量的侶粉,用蒸饋水洗涂后,在50°C的 真空干燥箱中干燥1化得到C@SiOx裡離子電池負(fù)極材料。
      [0041 ] 實施例3
      [0042] ①用自來水浸泡除去燕麥殼中的泥±,酸液浸泡除去燕麥殼中的金屬雜質(zhì)后,在 100°C下真空干燥12h,用植物粉碎機粉碎后,取過60目篩網(wǎng)的粉末為原料。
      [0043] ②將純凈的燕麥殼粉放入氣氣作為保護氣的管式爐中,在50(TC下碳化化;
      [0044] ③用化C1與步驟b中得到的碳化燕麥殼按質(zhì)量比4:1混合,加入蒸饋水浸泡1地,在 100°C下干燥化后;放入氣氣作為保護氣的管式爐中,在700°C下,活化化;用蒸饋水洗涂活 化后的碳化燕麥殼,除去活化劑;在l〇〇°C真空干燥箱中干燥12h;
      [0045] ④將步驟③中得到的多孔碳化燕麥殼與儀粉按1:0.5的比例混合均勻,裝入自制 的金屬反應(yīng)蓋中,將裝料的反應(yīng)蓋放入氣氣作為保護氣的管式爐中,在75(TC還原化;然后 用Imol/L硝酸溶液除去還原反應(yīng)中生成的氧化儀和過量的儀粉,用蒸饋水洗涂后,在50°C 的真空干燥箱中干燥1化得到C@Si0x裡離子電池負(fù)極材料。
      [0046] 實施例4
      [0047] ①用自來水浸泡除去青裸殼中的泥±,酸液浸泡除去青裸殼中的金屬雜質(zhì)后,在 100°C下真空干燥12h,用植物粉碎機粉碎后,取過60目篩網(wǎng)的粉末為原料。
      [004引②將純凈的青裸殼粉放入氣氣作為保護氣的管式爐中,在55(TC下碳化化;
      [0049] ③用化C1與步驟b中得到的碳化青裸殼按質(zhì)量比3:1混合,加入蒸饋水浸泡16h,在 100°C下干燥化后;放入氣氣作為保護氣的管式爐中,在700°C下,活化化;用蒸饋水洗涂活 化后的碳化青裸殼,除去活化劑;在l〇〇°C真空干燥箱中干燥12h;
      [0050] ④將步驟③中得到的多孔碳化青裸殼與儀粉按1:0.7的比例混合均勻,裝入自制 的金屬反應(yīng)蓋中,將裝料的反應(yīng)蓋放入氣氣作為保護氣的管式爐中,在80(TC還原化;然后 用Imol/L硫酸溶液除去還原反應(yīng)中生成的氧化儀和過量的儀粉,用蒸饋水洗涂后,在50°C 的真空干燥箱中干燥1化得到C@Si0x裡離子電池負(fù)極材料。
      [0化1] 實施例5
      [0052] ①用自來水浸泡除去麥殼中的泥±,酸液浸泡除去麥殼中的金屬雜質(zhì)后,在100°C 下真空干燥12h,用植物粉碎機粉碎后,取過60目篩網(wǎng)的粉末為原料。
      [0053] ②將純凈的麥殼粉放入氣氣作為保護氣的管式爐中,在50(TC下碳化化;
      [0054] ③用ZnCl與步驟b中得到的碳化麥殼按質(zhì)量比4:1混合,加入蒸饋水浸泡2地,在 100°C下干燥化后;放入氣氣作為保護氣的管式爐中,在750°C下,活化化;用蒸饋水洗涂活 化后的碳化麥殼,除去活化劑;在l〇〇°C真空干燥箱中干燥12h;
      [0055] ④將步驟③中得到的多孔碳化麥殼與侶粉按1:0.7的比例混合均勻,裝入自制的 金屬反應(yīng)蓋中,將裝料的反應(yīng)蓋放入氣氣作為保護氣的管式爐中,在65(TC還原化;然后用 2mol/L硫酸溶液除去還原反應(yīng)中生成的氧化侶和過量的侶粉,用蒸饋水洗涂后,在50°C的 真空干燥箱中干燥1化得到C@Si0x裡離子電池負(fù)極材料。
      [0056] 表1實施例中所得C@Si0x中C、Si、0S元素的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)和X的值。
      [0化7]
      [0化引表2實施例中所得C@Si0x裡離子電池負(fù)極材料的電化學(xué)特性,列舉了 W0.lA/g的 充放電速率進(jìn)行充放電時,第50次、100次和150次的比容量。
      [0化9]
      【主權(quán)項】
      1. 一種利用含硅生物質(zhì)制備COSiOx材料的方法,其中,Ο < x〈2;工藝過程為以二氧化硅 含量2 10%的生物質(zhì)為原料,通過洗滌、干燥、粉碎后,在450~600°C下碳化1~4h,然后在 500~800°C下活化1~4h,最后用活潑金屬在650~800°C還原1~4h,制備得到C@SiO x材料; 所述的二氧化硅含量為相對于絕干原料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于:所述的含硅生物質(zhì)原料為麥殼、稻殼、 燕麥殼、青稞殼的一種或一種以上的混合物。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于:所述的制備C@SiOx材料的步驟為: a) 含硅生物質(zhì)原料經(jīng)過自來水洗滌,用酸溶液浸泡除去金屬雜質(zhì)后,在100°C下真空干 燥12h,用植物粉碎機粉碎后,取過60目篩網(wǎng)的粉末為原料; b) 將純凈的生物質(zhì)粉末放入氬氣作為保護氣的管式爐中,在450~600°C下碳化1~4h; c) 用活化劑與步驟b中得到的碳化生物質(zhì)按質(zhì)量比1~4:1混合,加入蒸餾水浸泡8~ 24h,在100 °C下干燥8h后;放入氬氣作為保護氣的管式爐中,在500~800 °C下,活化1~4h; 用蒸餾水洗滌活化后的碳化生物質(zhì),除去活化劑;在1 〇〇 °C真空干燥箱中干燥12h; d) 將步驟c中得到的多孔碳化生物質(zhì)與活潑金屬粉末按1:0.1~1的比例混合均勻,裝 入金屬反應(yīng)釜中,將裝料的反應(yīng)釜放入氬氣作為保護氣的管式爐中,在650~800°C還原1~ 4h;然后用酸液除去還原反應(yīng)中生成的金屬氧化物和過量的金屬粉末,用蒸餾水洗滌后,在 50 °C的真空干燥箱中干燥12h得到C@SiOx材料。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法,其特征在于: 步驟c中,所述活化劑選自K2C03、KOH、H3P〇4、ZnCl; 步驟d中,所述金屬粉末選自鎂粉、鋁粉、鐵粉或鋅粉。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法,其特征在于:所述用于除去還原反應(yīng)中生成的金屬 氧化物和過量金屬粉末的酸為鹽酸、硝酸或硫酸,濃度為0.5~3mol/L。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法,其特征在于:步驟d中,所述金屬反應(yīng)釜材質(zhì)為430 不銹鋼,為圓柱形,釜體和釜蓋由螺紋緊密連接。7. 如權(quán)利要求1~6任意一項權(quán)利要求所述制備方法得到的C@SiOx材料。8. 如權(quán)利要求7所述C@SiOx材料作為鋰離子電池負(fù)極材料的應(yīng)用。
      【文檔編號】H01M4/587GK105870422SQ201610383086
      【公開日】2016年8月17日
      【申請日】2016年6月1日
      【發(fā)明人】孫俊才, 崔金龍, 李嵩, 文鐘晟, 季世軍
      【申請人】大連海事大學(xué)
      網(wǎng)友詢問留言 已有0條留言
      • 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊!
      1