[发明专利]一种以甘蔗渣为原料制备高性能锂离子电池负极材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池电极材料的制备技术领域，具体涉及了一种以甘蔗渣为原料制备高性能锂离子电池负极材料的方法。

背景技术

锂离子电池作为一种新型的高能电池，已广泛应用于人们的日常生活中。负极材料作为锂电的主要组成部分，其性能的好坏直接影响锂电的性能。目前石墨作为使用最为广泛的碳基锂电负极材料，其最高理论比容量仅为372mAh·g^-1，实际比容量更低，循环稳定性难以有效提高。尽管我国的石墨含量丰富，但是如果不加以保护，迟早要被消耗殆尽。寻找合适的新的碳基材料来代替当前商品化的负极材料并提升电池容量、提高电池循环性能，是当前研究的热点。

中国的甘蔗种植面积仅次于巴西和印度，位居世界第三，每年都有数千万吨的甘蔗被消费掉，甘蔗渣的产量也达到数百万吨。但是由于运用开发技术落后，传统上甘蔗渣经常被废弃不用，实际利用率很低，不仅造成了资源的浪费，还带来了环境的污染。甘蔗渣的主要成分是纤维素、木质素，主要含C、O、Si等元素，经过碳化处理，形成以碳基为主，包含Si氧化物的复合材料，适合开发成为新的碳基复合电极材料。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供了一种新的锂离子电池负极材料的制备方法，为高性能商业化锂离子电池负极材料的制备提供了一个新的途径。本发明方法的构思为：先将甘蔗渣放入去离子水中进行超声波振荡清洗处理，抽滤后烘干。然后在惰性气氛条件下煅烧，随炉冷却后的初样品经过球磨筛分后即得到锂离子电池负极材料样品。本发明原料来源丰富，制备工艺简单，制备出的负极材料可逆容量高，高倍率循环性能优异。

本发明的目的具体是通过以下技术方案得以实现的。

一种以甘蔗渣为原料制备高性能锂离子电池负极材料的方法，步骤如下：

(1)将甘蔗渣放入去离子水中进行超声波振荡清洗处理，抽滤后放入60～100℃烘箱中烘干。

所述甘蔗渣来源于果蔗和/或糖蔗。

(2)将烘干后的甘蔗渣放入固定床反应器的反应炉，在惰性气氛下从室温升温至800～1000℃，并保持2小时，冷却后得到锂离子电池负极材料初产品。

所述惰性气氛条件为氮气或者氩气气氛。

所述升温的速率为5℃/min。

(3)将初产品在球磨机中球磨处理2小时(球磨速度为250 r/min)，过200目筛后，即得到所述锂离子电池负极材料。

与现有技术相比，本发明方法的优点与有益效果在于：

本发明提供了一种以甘蔗渣为原料制备高性能锂离子电池负极材料的新方法，该方法先将甘蔗渣放入去离子水中进行超声波净化处理，烘干后在惰性气氛条件下煅烧，随炉冷却后的初产品球磨筛分后即得到锂离子电池负极材料。本发明与文献报道的其他方法制备的锂离子电池负极材料相比，具有原料来源丰富(中国甘蔗渣每年产量数百万吨)，成本低廉(原料为甘蔗副产品)，制备工艺简单(仅需一步碳化处理)，环保(甘蔗渣的综合利用)，制备出的负极材料与商业负极材料石墨相比具有可逆容量高、倍率循环性能优异等优点。

附图说明

图1为经过超声振荡清洗处理，抽滤烘干后的果蔗渣照片。

图2为实施例1制备的锂离子电池负极材料SEM图。

图3为实施例2制备的锂离子电池负极材料SEM图。

图4为实施例3制备的锂离子电池负极材料SEM图。

图5为实施例3制备的锂离子电池负极材料的CV曲线图。

图6为实施例3制备的锂离子电池负极材料在100mA/g条件下的放电曲线图。

图7为实施例3制备的锂离子电池负极材料的放电倍率性能图。