[发明专利]一种生物遗态结构Sb/C电池负极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种生物遗态结构Sb/C电池负极材料及其制备方法，通过对分心木进行酸液浸泡,得到保留了原材料结构的生物遗态碳，再通过对生物遗态碳复合方法制备出Sb/C复合材料，本发明具有以下有益效果：1、与碳复合提高了Sb的电子导电性；2、较大的孔道将会为K+的移动提供更为快速的扩散通道，而不同孔道之间所存在的胞状薄壁结构则可缩短K+在Sb/C复合材料内的传输距离，从而提高其离子导电性；3、众多的微小孔道也可让材料的比表面积得到提高，随着其比表面积的提高，其电池的比容量也会随之增加；4、通过KOH活化亦可控调节生物遗态碳中的孔道结构，从而可以进一步研究不同结构与性能之间存在的关系。

技术领域

本发明属于能源材料领域，具体涉及一种生物遗态结构Sb/C电池负极材料及其制备方法。

背景技术

目前而言，由于研究者对钾离子电池的研究仍处于起步阶段，且主要集中在正极材料的研究上，且所研究的材料种类与Li+电池有着诸多相似的方向，且对于钾离子电池负极材料的研究也是很有必要的，本文采取了金属负极材料：将Sb与分心木（碳源）通过水热处理进行掺杂，从而想要得到的复合碳同时具有金属材料的高比容量和碳基负极的稳定循环性能。

如前所述，锑是一种极具潜力的K+电池合金负极，但对于锑离子、电子导电性低，易于发生体积膨胀等问题，现有的研究其实是通过将Sb进行纳米化处理，如将Sb制备成纳米级棒、纳米级管等结构，使其离子传输路径变短，使材料的比表面积增大，进而提高其离子导电性。同时，将Sb与碳组合成复合材料，如Sb/C复合材料等，提高其活性材料的电子导电性及电子容纳性。然而，目前为止的研究中还存在着许多的不足：

①纳米Sb粒子极易团聚，因而想要通过使用碳包覆的复合方法来降低团聚的问题；②由于其构建特殊结构的工艺复杂，因而存在着较大的困难及不确定性，需寻找一种简单的方法构建出适合K+迁移的结构进而实现可控调节。

生物遗态材料因其具有着多级分布的结构，其孔径分布分为纳米级到微米级且不等，且可以通过KOH活化的方式进一步增大其孔道大小。而分心木具有的这种特殊的分级多孔结构则恰好符合电池电极材料的理想结构，因其有着许多大小不一的孔道，不同的孔道大小都可以为电池提供不同的效果，电解质也可在较大的孔内得到缓冲，而这些孔通道也可成为离子快速传输的通道，并且许多微小孔通道可为碳源提供了更大的比表面积。

如果将Sb与分级多孔结构的生物遗态碳材料进行复合，通过管式炉灼烧使Sb粒子能够均匀的进入孔道内，这样构建出的复合材料将会具有如下优点：①与碳复合提高了Sb的电子导电性；较大的孔道将会为K+的移动提供更为快速的扩散通道，而不同孔道之间所存在的胞状薄壁结构则可缩短K+在Sb/C复合材料内的传输距离，从而提高其离子导电性；且众多的微小孔道也可让材料的比表面积得到提高，随着其比表面积的提高，其电池的比容量也会随之增加；通过KOH活化亦可控调节生物遗态碳中的孔道结构，从而可以进一步研究不同结构与性能之间存在的关系。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明提供了一种生物遗态结构Sb/C电池负极材料及其制备方法，本发明将会采用分心木这种生物遗态材料，不但天然环保、且廉价易获得，本发明采用以下技术方案。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种生物遗态结构Sb/C电池负极材料的制备方法，包括如下步骤：

S1，选取分心木并用机械剥离；

S2，将步骤S1中机械剥离后的分心木用去离子水对其表皮进行清洗，除去杂质；

S3，将步骤S2处理后的分心木放入干燥箱内进行24h烘干，烘干完成后选取一定质量干燥好的分心木浸泡入一定浓度的盐酸溶液中24h；

S4，再次将步骤S3中浸泡完成后的分心木与KOH按一定质量比加入到柱形镍舟中，并加入适量去离子水直至完全浸泡24h，套上保鲜膜并扎孔；