[发明专利]一种灵芝基二维片状碳材料及其制备方法和作为二次电负极材料的应用

说明书

本发明公开了一种灵芝基二维片状碳材料及其制备方法和作为二次电池负极材料的应用。碳材料的制备是将干灵芝粉碎后置于活化剂溶液中浸渍，烘干，在保护气氛下，高温碳化得比表面积高、孔隙结构发达、缺陷发达的二维片状的碳材料,该二维片状碳材料用作锂离子电池、钠离子电池电极材料，表现出优异的电化学性能。人工栽培灵芝具有生长周期短，成本低廉等优势，且二维片状碳材料的制备方法工艺流程简单、生产周期短，环境友好，有利于工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种真菌基碳材料，特别涉及一种基于人工栽培灵芝制备高比表面积的多孔二维片状碳材料的方法，以及其作为锂离子电池、钠离子电池负极材料的应用，属于碳材料制备领域。

背景技术

碳材料因具有优异的吸附性、良好的热稳定性、较高的机械强度等特点，在废水废气处理、电极材料、生物载体等方面具有良好的应用前景，引起了国内外学者的广泛关注。传统的用于制备碳材料的原料主要是石油、煤炭等化石资源，随着人类社会的发展，资源利用的结构正在发生变化，化石资源消耗量增速减缓，可再生资源成为各国学者研究的热点。近年来，生物质碳作为一种新兴的可再生资源，因其价格低廉、储量巨大、对环境友好，开始被广泛关注。

目前市场上的碳材料主要为木质碳材料，其原料主要有竹子、椰壳等。但这些原材料普遍存在生长周期长、生长占地面积大等缺点，作为原料在制备碳材料过程中活性产率较低，生成成本偏高。

近些年随着能源危机的加重，人们对电化学储能器件的关注也日益提升。碳材料也越来越多的应用于电化学储能器件(如锂离子电池、钠离子电池等)等。对于锂离子电池来说，石墨是使用最广泛也是最早商业化应用的碳材料。然而钠离子电池由于其离子半径大于锂离子，使得石墨作为其电极材料并不能表现出良好的性能。

发明内容

针对现有技术中生物质碳材料作为电池电极材料存在比表面低、孔体积低等缺陷，本发明的第一个目的是在于提供一种比表面积高、孔体积高、缺陷发达的灵芝基二维片状碳材料。

针对现有技术中用于制备生物质碳材料的原料，如竹子、椰子壳等存在生长周期长、占地面积广、产率低、成本高等缺点，本发明的第二个目的是在于提供一种以人工培育灵芝为原料，快速、高效、低成本、高产率制备碳材料的方法；人工栽培灵芝生长周期短，成本低，碳产率高，有利于工业化生产。

本发明的第三个目的是在于提供一种所述碳材料作为锂离子电池或钠离子电池负极材料的应用，用其制备的锂离子电池或钠离子电池，表现出容量高、循环性能好等优点。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种灵芝基碳材料的制备方法，该方法是将灵芝晒干和粉碎成粉末，灵芝粉末置于活化剂溶液中浸渍后，烘干，在惰性气氛下，以5～15℃/min的速率升温至600～1100℃碳化0.5～10h，即得；

所述活化剂溶液中活化剂与灵芝粉末的质量比为2～8:1；

所述活化剂包括氢氧化钾、氯化锌、磷酸中至少一种。