[发明专利]一种生物质碳锂离子电池负极材料的制备方法

说明书

本发明提供一种生物质碳锂离子电池负极材料的制备方法。其具体操作如下：将香蒲果穗在氢氧化钠溶液中超声处理，再用去离子水清洗干净，然后转移至80℃的鼓风干燥箱中烘干；取一定量硝酸加入去离子水中，搅拌均匀后加入适量V₂O₅和LiNO₃，搅拌30min至其完全溶解，将其转移至水热内胆中，在100~180℃的鼓风烘箱中水热10~24h；得到澄清溶液自然冷却至室温并转移至烧杯，将溶液在水浴条件下浓缩，再向溶液加入适量处理好的香蒲果穗，超声处理2h，然后转移至80℃的鼓风干燥箱中烘干；材料烘干后将其置于N₂环境中，以3℃/min的升温速度，在500~700℃下煅烧3~5h，得到生物质碳/Li₃VO₄复合材料。本发明首次将生物质（香蒲）碳/Li₃VO₄复合材料用作锂离子电池负极材料，显示了良好电化学性能。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池负极材料，特别涉及一种生物质（香蒲）碳/Li₃VO₄复合材料作为负极材料及其制备方法，属于电化学电源领域。

背景技术

近年来，人们对能源的需求日渐增加，使化石能源消耗加剧，然而随着传统的化石能源如煤、石油、天然气等的大量使用，生态环境问题也日益严重。为了缓解对化石燃料的依赖，人们正积极开发利用可代替的清洁能源。太阳能、风能、水能都是可再生的新型能源，但大多数清洁能源具有随机性、间歇性的特点，要提高此类能源的使用效率，必须开发高性能能源转换和存储设备。

锂离子电池具有无记忆效应、自放电少、循环寿命长、环境友好等优点，已在智能手机、笔记本电脑、动力汽车等领域中获得了广泛应用。然而当前商业化锂离子电池负极材料主要为改性天然石墨和人造石墨，其理论比容量相对较低，倍率性能差，难以满足人们日益增长的储能需求。因此，研究和开发新型负极材料已成为研究热点。

Li₃VO₄是一种新型锂离子电池负极材料，相比于商业化的石墨和Li₄Ti₅O₁₂兼具高能量密度、高安全性能的优势。然而，Li₃VO₄电导性低，使其电化学反应动力学不佳，导致循环性能不理想。香蒲是一种草本植物，对土壤厚度和肥力要求低，在东北、华北、华中等地区的池沼、湖泊均有分布，资源十分丰富，其果穗具有蓬松多孔结构，由大量纤维构成，是一种理想的生物质碳材料。

发明内容

基于以上问题，本发明提供一种制备Li₃VO₄与种生物质碳均匀复合的负极材料。以碳增强导电性，显著提升Li₃VO₄电化学性能。一种生物质碳锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述的生物质碳为香蒲果穗烧结后的纳米碳材料。

所述的香蒲果穗在烧结前经氢氧化钠溶液中超声，再用去离子水清洗干净，然后转移至鼓风干燥箱中，60-80℃下烘干。氢氧化钠的浓度为1-2mol/L。

所述的烧结气氛为氮气或氩气，以升温速率为3-5℃/min升温至400-800℃，煅烧时间为3-6h。