[发明专利]一种用于锂离子电池的海藻酸钠基双网络炭气凝胶负极材料制备方法

权利要求书

1.一种用于锂离子电池的海藻酸钠基双网络炭气凝胶负极材料制备方法，先使海藻酸钠和琼脂通过氢键交联形成第一层网络，再通过原位法利用海藻酸钠能与多价金属阳离子螯合的性质形成第二层网络，主要制备步骤如下：

(1)将海藻酸钠粉和琼脂粉按照一定的质量比例加入到一定量的去离子水中，然后水浴加热并搅拌一段时间，使之充分溶解于去离子水中并形成一种均匀粘稠溶液；

(2)将步骤(1)得到的粘稠溶液转移至一次性塑料杯中，将溶液静置至无气泡并冷却至室温，得到预成型的水凝胶；

(3)量取一定量的Mn(NO₃)₂溶液、称取一定量的ZnCl₂颗粒置于一定量的去离子水中搅拌使其完全溶解，得到均匀的混合溶液；

(4)剪开步骤(2)中的一次性塑料杯，取出预成型的水凝胶，将其放置于步骤(3)得到的混合溶液中浸泡一段时间，之后用去离子水进行多次洗涤，得到海藻酸钠基双网络水凝胶；

(5)将步骤(4)得到的海藻酸钠基双网络水凝胶放置于低温冰箱中冷冻一段时间再转入冷冻干燥机中进行冷冻干燥，得到蓬松的海藻酸钠基双网络气凝胶；

(6)将步骤(5)得到的海藻酸钠基双网络气凝胶置于干净的瓷舟中，用细铁丝密封后放入管式炭化炉中，在惰性气体保护下进行高温炭化，得到海藻酸钠基双网络炭气凝胶负极材料。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中海藻酸钠粉和琼脂粉的质量比在1:3～3:1之间，水浴加热温度应在70～90℃，高速搅拌时间应在30～60min之间。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述静置冷却时间在2～4h之间。

4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中金属溶液的摩尔浓度在0.5mol/L～2.0mol/L之间，搅拌时间应控制在2～3h之间，含有金属阳离子的溶液即为螯合剂。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中所述的浸泡时间，应在6～9h之间。

6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水凝胶在低温冰箱中的冷冻时间应控制在10-14h内，在冷冻干燥机中的冷冻干燥时间应在36～48h之间。

7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述惰性气体为高纯氮气或者氩气；所述的高温炭化的具体过程是：从室温开始，以2～10℃/min的升温速率进行升温，升温至750-950℃，保温2h；样品炭化收率在25％～35％之间。

8.按照权利要求1-7任一项所述的方法制备得到的用于锂离子电池的海藻酸钠基双网络炭气凝胶负极材料， 其特征在于，双网络结构有助于提高电极的机械性能和充放电过程中的稳定性，增强材料的导电性、保持活性物质的孔结构，将其用于锂电池负极材料时，电化学性能较为优异。