CN109802110A - 一种利用废旧橡胶制备锂电池负极材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备锂电池负极材料的方法，制备过程包括：选取废旧轮胎、废旧胶管、废旧胶靴中的一种，洗净干燥，置于坩埚中，在马弗炉内于400～700℃下煅烧1到5个小时，即得到锂电池负极材料。本发明原料来源广泛，价格低廉，制备工艺简单。所制备的材料具有一定的放电比容量，良好的循环稳定性，可作为锂电池负极材料使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用废旧橡胶制备锂电池负极材料的方法，属于能源材料技术领域。
背景技术
锂离子电池（简称锂电池）具有工作电压稳定、机动性高、循环性好、容量大等优点，在移动通讯以及各种便携式电子设备中得到了广泛应用。通常，锂电池主要是由正极材料、负极材料、隔膜和电解液等部分组成。目前被广泛应用的锂电池负极材料主要是石墨。石墨虽然价格低廉、但理论比容量低（372 mAh/g），因此以石墨为负极材料的锂电池不能满足高能量密度锂电池发展的要求。最近，人们成功地开发了多种金属氧化物锂电池负极材料，然而人们发现，虽然金属氧化物的理论比容量高，但由于在充放电过程中，金属氧化物自身的体积变化剧烈，致使电池的容量快速衰减，无法实现最终的商业化应用。因此，开发新型锂电池负极材料目前仍是锂电池研发的热点课题之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用废旧橡胶制备锂电池负极材料的方法。所得到的材料在一定的充放电电流密度下，具有一定的容量且具有较好的循环稳定性。
本发明给出的利用废旧橡胶制备锂电池负极材料的方法，包括以下步骤：
（1）材料准备
废旧轮胎、废旧胶管、废旧胶靴，取任意一种或多种；
（2）样品制备
称取上述洗净干燥后的材料任意一种或多种的混合物1～3g于坩埚中，
在马弗炉内于400～700℃下煅烧1至5小时，即得到锂电池负极材料。
实践证明，本发明制备的材料在一定的充放电电流下具有一定的容量，并且具有一定的循环稳定性，可作为锂电池负极材料使用。
本发明取得的有益效果如下：以几乎不需要成本的废旧橡胶为原料，采用简单煅烧的方法制备出价格低廉且具有一定容量的锂电池负极材料。原材料来源广泛，制备工艺非常简单，适合规模化生产。
附图说明
图1为制备的材料与单质锂构成的半电池在100mAg-1电流密度下的首次充放电曲线图。
图2为制备的材料与单质锂构成的半电池在100mAg-1电流密度下的放电比容量循环图。
图3为制备材料的XRD图。
图4为制备材料放大2万倍的SEM照片。
图5为制备材料的EDS图谱。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明。
实施例1
称取洗净干燥后的废旧橡胶管2.0 g于坩埚中，在马弗炉内于550℃下煅烧1.5个小时，即得到锂电池负极材料。
将制得的物质、乙炔黑、聚偏氟乙烯以质量比为8:1:1分别称量后，置于玛瑙研钵中，之后将以上三种材料混合均匀，随后滴加适量的N-甲基吡咯烷酮并调制成膏，用玻璃片均匀地压抹在铜箔上，之后将上述覆有电池材料的铜箔放入真空干燥箱中，真空干燥。待自然降温后，将上述样品作为电池正极，锂片作为电池负极，Celgard2400为隔膜，以含有1mol/LLiPF6的有机溶液为电解质，在充满高纯氮气的手套箱（南京南大仪器厂ZKX型）中组装成半电池。之后进行常规的充放电测试。
见图1，图1为制备的材料与单质锂构成的半电池在100mAg-1电流密度下的首次充放电曲线图。由图1可见，该材料的首次放电比容量达到156mAhg-1。见图2，图2为制备的材料与单质锂构成的半电池在100mAg-1电流密度下的放电比容量循环图。由图2可见，循环20圈后，电池容量依然维持在124mAhg-1，说明该材料具有良好的循环稳定性。
见图3，图3为制备材料的XRD图。由图3可见，所制备的材料不仅含有碳材料，而且还含有CaCO3和CaMg(CO3)2等物质，这说明所制备的材料是一个不同于纯碳材料的全新物质。文献调研显示，该材料作为锂电池负极材料的研究还未见报道。
见图4，图4为制备材料放大2万倍的SEM照片。从照片可以看出，所制得的样品中含有很多均匀的孔和很多小的颗粒。仔细观察可以看到有很多小颗粒附着在大片颗粒上。图4显示的这种形貌与石墨以及其他碳材料的形貌完全不同，还未见报道。
见图5，图5为制备材料的EDS图谱。从图5中可知，制得的样品中含有C、O、Ca、Mg、Si、S等元素。这说明所制备的材料不是单独的碳材料，是一种全新的材料。
实施例2
称取洗净干燥后的废旧轮胎1.5 g于坩埚中，在马弗炉内于500℃下煅烧2个小时，即得到锂电池负极材料。电池性能测试显示，该材料在100 mAg-1电流密度下的首次放电容量为145 mAhg-1。在100 mAg-1电流密度下，经20圈循环后，容量依然维持在120 mAhg-1以上。
实施例3
称取洗净干燥后的废旧轮胎2.5 g于坩埚中，在马弗炉内于600℃下煅烧3个小时，即得到锂电池负极材料。电池性能测试显示，该材料在100 mAg-1电流密度下的首次放电容量为140 mAhg-1。在100 mAg-1电流密度下，经20圈循环后，容量依然维持在115 mAhg-1以上。
实施例4
称取洗净干燥后的废旧胶靴1.5 g于坩埚中，在马弗炉内于650℃下煅烧1.5个小时，即得到锂电池负极材料。电池性能测试显示，该材料在100 mAg-1电流密度下的首次放电容量为135 mAhg-1。在100 mAg-1电流密度下，经20圈循环后，容量依然维持在120 mAhg-1以上。
实施例5
称取洗净干燥后的废旧胶管3 g于坩埚中，在马弗炉内于450℃下煅烧3个小时，即得到锂电池负极材料。电池性能测试显示，该材料在100 mAg-1电流密度下的首次放电容量为150mAhg-1。在100 mAg-1电流密度下，经20圈循环后，容量依然维持在130 mAhg-1以上。
实施例6
称取洗净干燥后的废旧胶靴1.5 g于坩埚中，在马弗炉内于650℃下煅烧1.5个小时，即得到锂电池负极材料。电池性能测试显示，该材料在100 mAg-1电流密度下的首次放电容量为140 mAhg-1。在100 mAg-1电流密度下，经20圈循环后，容量依然维持在120 mAhg-1以上。
Claims (1)
1.一种利用废旧橡胶制备锂电池负极材料的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）材料准备
废旧轮胎、废旧胶管、废旧胶靴，一种或多种的混合物；
（2）样品制备
称取上述洗净干燥后的材料1～3g于坩埚中，在马弗炉内于400～700℃
下煅烧1至5小时，即得到锂电池负极材料。
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| CN201811635296.9A CN109802110A (zh) | 2018-12-29 | 2018-12-29 | 一种利用废旧橡胶制备锂电池负极材料的方法 |
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH09139210A (ja) * | 1995-11-14 | 1997-05-27 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | リチウムイオン二次電池 |
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