[发明专利]一种轻木基多层生物质碳复合材料的制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种轻木基多层生物质碳复合材料的制备方法和应用，首先将轻木预处理：将轻木粉碎，清洗，烘干；将预处理后的轻木粉末在管式炉中碳化，研磨，加入多钼酸盐溶液，回流；在氮气氛围下再次加热，冷却后研磨成粉，制得轻木基多层生物质碳复合材料。具有层状结构，二氧化钼均匀负载在片层上。应用于锂离子电池负极材料中时，在大电流下表现出了优异的循环稳定性和较高的可逆容量。本发明的复合材料具有结构新颖，制备步骤简单，成本低廉，性能优异等特点，在锂离子电池等领域有着巨大的应用潜力。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及利用轻木基多层生物质碳复合材料制备电池负极的技术领域。

背景技术

能源危机和环境恶化促使人们越来越开始注重可持续发展与高清洁能源的使用，并对绿色可再生能源和高效储能系统进行了深入研究。其中，可充电电池是最具有吸引力的能量储能和转换技术，可以反复充电和放电的锂离子电池作为一种高效清洁能源有着良好的可持续性，这也是目前锂离子电池行业火热发展的原因。但是，随着科技的进步人们对电池性能的要求越来越高，例如电动汽车或是便携式电子设备等都对锂离子电池的安全性、稳定性、容量高低等方面给有着苛刻的要求。而传统锂离子电池有着循环稳定性较差，可逆容量较低等诸多缺点，已逐渐不能适应时代的需求。所以，寻找一种具有高循环稳定性及高可逆容量的新型锂离子电池负极材料迫在眉睫。

目前为止，碳基材料仍然有着巨大的前景，因此受到科研工作者的广泛关注。而最近新开发的新型碳基材料绝大多数都基于石墨烯或纳米碳管，虽然这些材料有着优良的性能，但是昂贵的价格和复杂的工艺极大得限制了其商业化应用的可能性。所以，寻找简单廉价而又性能不俗的碳基材料有着巨大的意义。

生物质炭是指在限氧或者无氧的条件下对生物质进行热裂解，产生的富碳材料。这种炭材料有良好的化学性能和较高的导电性，在能源、航空航天、电子、机械工业方面有普遍的应用。生物质炭制备简单，来源广，成本低，性能好，适合大规模生产。

因此本发明拟开发一种成本低廉具有多层结构的轻木基生物质碳纳米复合电极材料，最大化地利用其核心优势，抑制其缺点，充分发挥协同互补效应，提高复合电极材料的性能。

发明内容

本发明的目的之一是开发一种具有多层结构的轻木基生物质碳纳米复合电极材料。

本发明的目的之二是提供上述轻木基生物质碳复合材料的制备方法，步骤简单。

本发明的目的之三是提供上述轻木基生物质碳复合材料的应用。

本发明的轻木基生物质碳复合材料的制备方法，具体步骤如下：将一定量的轻木粉末在600摄氏度氮气保护下加热2-8小时，之后缓慢冷却至室温，洗涤，干燥。将所得粉末加入至一定浓度的多钼酸盐溶液中，回流20-30小时，过滤，洗涤，干燥。在600摄氏度氮气保护下加热2-8小时，最终制得轻木基生物质碳复合材料。

本发明将制备的轻木基生物质碳复合材料应用在制备锂离子负极材料方面。

将轻木基生物质碳复合材料、导电碳、粘结剂，按照一定质量比配制成混合粉末，搅拌至少2小时后制备成锂离子电池电极浆料；再将锂离子电池电极浆料涂覆在厚度为金属铜箔上，涂覆厚度不大于500μm，在80-100摄氏度下真空干燥6-12小时，得到锂离子电池的负极极片。

组装成CR-2032型纽扣电池后进行电化学测试，结构表现出良好的电化学性能。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明的轻木基生物质碳复合材料具有较高的可逆容量和优良的循环稳定性。能够在5000 mA/g的大电流密度下循环超过10000周，几乎没有容量衰减。

2、本发明的轻木基生物质碳复合材料具有结构新颖，制备步骤简单，成本低廉，性能优异等特点，在锂离子电池等领域有着巨大的应用潜力。