CN114039050B - 一种碳化生物质导电浆料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种碳化生物质导电浆料及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN114039050B
CN114039050B CN202111281547.XA CN202111281547A CN114039050B CN 114039050 B CN114039050 B CN 114039050B CN 202111281547 A CN202111281547 A CN 202111281547A CN 114039050 B CN114039050 B CN 114039050B
Authority
CN
China
Prior art keywords
conductive slurry
carbonized
biomass conductive
carbonized biomass
organic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111281547.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN114039050A (zh
Inventor
梅佳
时浩
张广明
何斌
余平
娄明
刘智良
方振辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Wanxin Graphite Valley Technology Co ltd
Heilongjiang Graphite Valley Industry Group Co ltd
Zhejiang Wanxin Carbon Technology Co.,Ltd.
Original Assignee
Heilongjiang Graphite Valley Industry Group Co ltd
Harbin Wanxin Graphite Valley Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Heilongjiang Graphite Valley Industry Group Co ltd, Harbin Wanxin Graphite Valley Technology Co ltd filed Critical Heilongjiang Graphite Valley Industry Group Co ltd
Priority to CN202111281547.XA priority Critical patent/CN114039050B/zh
Publication of CN114039050A publication Critical patent/CN114039050A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114039050B publication Critical patent/CN114039050B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624Electric conductive fillers
    • H01M4/625Carbon or graphite
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/04Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of carbon-silicon compounds, carbon or silicon
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明提供了一种碳化生物质导电浆料及其制备方法和应用,所述碳化生物质导电浆料的制备原料以质量百分比计包括有机碳源1‑10%、分散剂0.5‑5%和溶剂;所述有机碳源包括玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、大豆秸秆或玉米棒芯中任意一种。本发明提供的碳化生物质导电浆料制备得到的二次电池倍率性能好,容量保持率高,稳定性好。

Description

一种碳化生物质导电浆料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于电池材料领域,具体涉及一种碳化生物质导电浆料及其制备方法和应用,尤其涉及一种倍率性能好的碳化生物质导电浆料及其制备方法和应用。
背景技术
随着能源结构转换的加快,二次电池如锂离子电池、铅酸电池、镍氢电池等可以作为风能、太阳能、潮汐能发电的一种储能载体,成为未来实现能源绿色结构化的主要工作方向之一。然而锂离子电池等二次电池,其正极材料一般为过渡金属氧化物构成,在电化学反应过程中由于氧元素的诱导效应导致电子在正极材料表面及晶体内部难以传导,进而导致在电化学反应过程中极化效应明显,导致部分过渡金属溶出晶格塌陷使正极材料容量发生不可逆转损耗。为了避免正极材料在电化学反应过程种发生上述过程,工业上采取在正极材料中添加导电碳材料如碳纳米管、导电炭黑、导电石墨、石墨烯微片等一种或上述多种材料,使具有导电活性的碳材料在正极材料表面形成点状、线状或面状等立体导电网络,保证电子在正极颗粒表面快速传输,避免发生过强的电化学极化。然而,传统的导电碳材料在生产过程中能耗较高,例如在生产碳纳米管过程中需要使用过渡金属盐作为催化剂且需要在高温下反应。为了避免金属杂质在二次电池中发生副反应,因此生长后的碳纳米管还需去除金属杂质,需要进行酸洗甚至高温石墨化处理。在此过程中能源消耗十分巨大,并且过程极易产生废水、废气、废固等污染物。石墨烯微片生产过程中,首先需要采用强氧化剂(强酸强碱等)对天然石墨进行插层处理得到可膨胀石墨,之后可膨胀石墨需要高温处理,得到膨胀石墨,之后膨胀石墨需要机械剥离等方法,自上而下制备石墨烯微片,因此石墨烯导电浆料同样存在环境污染问题。
CN108665997A公开了一种复合导电浆料及其制备方法;该复合导电浆料包括石墨烯纳米粒子、导电性金属粉末、导电炭黑、陶瓷粉末、酚醛树脂8-15份、超细云母粉、氧化钌、氧化钡、丁基卡必醇醋酸酯、萜烯树脂、秸秆灰烬、分散剂、硅烷偶联剂、有机溶剂和去离子水。该发明制备得到的复合导电浆料粘度稳定性能好,原料价格低廉,制造简单;特别适合产业化生产。
CN102368394B公开了一种环保型导电浆料及其制备方法,其主要是将组成原料导电碳粉、凹凸棒土、秸秆灰烬、丙烯酸酯、乙酸乙酯、丙三醇、环氧丙烷苯基醚、甲基三乙酰氧基硅烷、分散剂、流平剂按一定重量份比例混合搅拌得到环保型导电浆料。该发明制备方法简单,操作方便,配方合理,本发明制得的环保型导电浆料可广泛应用于薄膜开关、电路及电路板等生产中,而且环保型导电浆料无有害物质,符合国家标准。
由于目前二次电池正极材料的选择导致其容量存在损耗,造成使用问题。因此,如何提供一种稳定性好、容量损耗低的材料,成为了亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种碳化生物质导电浆料及其制备方法和应用,尤其提供一种倍率性能好的碳化生物质导电浆料及其制备方法和应用。本发明提供的碳化生物质导电浆料制备得到的二次电池倍率性能好,容量保持率高,稳定性好。
为达到此发明目的,本发明采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供了一种碳化生物质导电浆料,所述碳化生物质导电浆料的制备原料以质量百分比计包括有机碳源1-10%、分散剂0.5-5%和溶剂。
所述有机碳源包括玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、大豆秸秆或玉米棒芯中任意一种。
其中,有机碳源的质量百分比可以是1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%或10%等,分散剂的质量百分比可以是0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%或5%等,但不限于以上所列举的数值,上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
上述碳化生物质导电浆料通过采用特定有机碳源和分散剂,显著提高了所述碳化生物质导电浆料制备得到的二次电池的倍率性能和稳定性,提高了容量保持率。
上述碳化生物质导电浆料仅采用有机碳源、分散剂和溶剂作为原料制备,既保持了制备得到的二次电池的电化学性能,又节省了制备原料,避免了污染,节省了成本。
优选地,所述有机碳源为玉米秸秆。
上述特定有机碳源进一步提高了所述碳化生物质导电浆料制备得到的二次电池的倍率性能和稳定性,提高了容量保持率;此外还能避免使用常规导电碳材料所需的碳纳米管、导电炭黑、导电石墨或石墨烯微片等材料,减少了污染,避免消耗不可再生资源,并利用了废弃农作物资源,减少了其燃烧所导致的温室气体排放,对环镜保护和新能源发展有着巨大的贡献和经济价值。
优选地,所述分散剂包括聚乙烯吡咯烷酮、偏聚四氟乙烯、十六烷基三甲基溴化铵或羧甲基纤维素钠中任意一种或至少两种的组合,例如聚乙烯吡咯烷酮和偏聚四氟乙烯的组合、偏聚四氟乙烯和羧甲基纤维素钠的组合或聚乙烯吡咯烷酮和羧甲基纤维素钠的组合等,但不限于以上所列举的组合,上述组合范围内其他未列举的组合同样适用,优选聚乙烯吡咯烷酮和偏聚四氟乙烯的组合。
上述特定分散剂的选择能够提高所述有机碳源的分散性,防止其发生沉降和团聚,提高了所述碳化生物质导电浆料制备得到的二次电池的倍率性能和稳定性。
优选地,所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮和偏聚四氟乙烯的组合,所述聚乙烯吡咯烷酮和偏聚四氟乙烯的质量比为8:1-10:1,例如8:1、8.5:1、9:1、9.5:1或10:1等,但不限于以上所列举的数值,上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
上述特定分散剂的组合及其比例能够进一步提高所述碳化生物质导电浆料的分散性,进而提高其稳定性。
优选地,所述溶剂包括氮甲基吡咯烷酮和/或水。
第二方面,本发明提供了如上所述的碳化生物质导电浆料的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
(1)将有机碳源与浓硫酸混合反应,之后过滤烘干,得到处理后有机碳源;
(2)将步骤(1)得到的处理后有机碳源焙烧,得到有机质碳化材料;
(3)将步骤(2)得到的有机质碳化材料与碱混合反应,之后清洗,烘干,得到处理后有机质碳化材料;
(4)将步骤(3)得到的处理后有机质碳化材料、分散剂和溶剂混合分散,得到所述碳化生物质导电浆料。
优选地步骤(1)所述浓硫酸和有机碳源的质量比为(2-10):1。
优选地,步骤(1)所述反应的温度为50-150℃,时间为1-20h。
其中浓硫酸和有机碳源的质量比可以是2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1或10:1等,反应的温度可以是50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃或150℃等,时间可以是1h、3h、5h、7h、9h、11h、13h、15h、17h或20h等,但不限于以上所列举的数值,上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
上述制备方法操作步骤简单,能够快速方便制备所述碳化生物质导电浆料。
优选地,步骤(2)所述焙烧的温度为1200-1800℃,时间为4-8h,其中温度可以是1200℃、1300℃、1400℃、1500℃、1600℃、1700℃或1800℃等,时间可以是4h、5h、6h、7h或8h等,但不限于以上所列举的数值,上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
上述特定焙烧温度和时间能够保证所述有机质碳化材料的结构,防止其过度石墨化导致所述有机质碳化材料比表面积减小,造成其与电解液接触能力差,降低离子在所述有机质碳化材料表面的扩散能力。
优选地,步骤(2)所述焙烧在保护性气体环境下进行。
优选地,步骤(3)所述碱包括氢氧化钠和/或氢氧化钾。
优选地,步骤(3)所述有机碳源和碱的质量比为1:(0.5-5)。
优选地,步骤(3)所述反应的温度为700-1000℃,时间为1-20h。
其中,有机碳源和碱的质量比可以是1:0.5、1:1、1:1.5、1:2、1:2.5、1:3、1:3.5、1:4、1:4.5或1:5等,反应的温度可以是700℃、800℃、900℃或1000℃等,时间可以是1h、3h、5h、7h、9h、11h、13h、15h、17h或20h等,但不限于以上所列举的数值,上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,步骤(4)所述分散的方法包括高能研磨、超声波分散或高压均质中任意一种,优选高压均质。
上述特定分散方法的选择能够提高所述碳化生物质导电浆料的分散性,防止其发生沉降和团聚,提高了所述碳化生物质导电浆料制备得到的二次电池的倍率性能和稳定性。
优选地,所述高能研磨的转速为500-2100rpm,研磨时间为1-10h。
优选地,所述超声波分散的超声波频率为15-80kHz,时间为1-20h。
优选地,所述高压均质的压力为500-1000bar。
其中,转速可以是500rpm、600rpm、700rpm、800rpm、900rpm、1000rpm、1100rpm、1200rpm、1300rpm、1400rpm、1500rpm、1600rpm、1700rpm、1800rpm、1900rpm、2000rpm或2100rpm等,研磨时间可以是1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h或10h等,超声波频率可以是15kHz、20kHz、25kHz、30kHz、35kHz、40kHz、45kHz、50kHz、55kHz、60kHz、65kHz、70kHz、75kHz或80kHz等,时间可以是1h、3h、5h、7h、9h、11h、13h、15h、17h或20h等,高压均质的压力可以是500bar、600bar、700bar、800bar、900bar或1000bar等,但不限于以上所列举的数值,上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
第三方面,本发明还提供了如上所述的碳化生物质导电浆料在二次电池制备中的应用。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
(1)本发明提供了一种碳化生物质导电浆料,通过采用特定有机碳源和分散剂,显著提高了所述碳化生物质导电浆料制备得到的二次电池的倍率性能和稳定性,提高了容量保持率;
(2)通过选择特定有机碳源进一步提高了所述碳化生物质导电浆料制备得到的二次电池的倍率性能和稳定性,提高了容量保持率;此外还能避免使用常规导电碳材料所需的碳纳米管、导电炭黑、导电石墨或石墨烯微片等材料,减少了污染,避免消耗不可再生资源,并利用了废弃农作物资源,减少了其燃烧所导致的温室气体排放,对环镜保护和新能源发展有着巨大的贡献和经济价值;
(3)特定分散剂的选择能够提高所述有机碳源的分散性,防止其发生沉降和团聚,提高了所述碳化生物质导电浆料制备得到的二次电池的倍率性能和稳定性;
(4)通过控制制备过程中的焙烧温度和时间,能够保证所述有机质碳化材料的结构良好,防止其过度石墨化导致所述有机质碳化材料比表面积减小,造成其与电解液接触能力差,降低离子在所述有机质碳化材料表面的扩散能力;
(5)特定分散方法的选择能够提高所述碳化生物质导电浆料的分散性,防止其发生沉降和团聚,提高了所述碳化生物质导电浆料制备得到的二次电池的倍率性能和稳定性。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果,以下结合本发明的优选实施例来进一步说明本发明的技术方案,但本发明并非局限在实施例范围内。
以下实施例和对比例中,聚乙烯吡咯烷酮购自于上海阿拉丁生化科技股份有限公司,型号为K29-32;
偏聚四氟乙烯购自于美国苏威,型号为5130;
羧甲基纤维素钠购自于上海阿拉丁生化科技股份有限公司,型号为C104986-2.5kg;
膨胀石墨购自于青岛中东石墨。
实施例1
本实施例提供了一种碳化生物质导电浆料,原料及配比(质量百分比计)如下:
玉米秸秆5%,聚乙烯吡咯烷酮2.7%,偏聚四氟乙烯0.3%,氮甲基吡咯烷酮余量。
制备方法如下:
(1)将玉米秸秆与浓硫酸混合(质量比6:1),在100℃下反应10h,之后过滤、烘干,得到处理后玉米秸秆;
(2)将步骤(1)得到的处理后玉米秸秆在1500℃下焙烧6h,得到有机质碳化材料;
(3)将步骤(2)得到的有机碳化材料与氢氧化钠混合(质量比1:3),在850℃下反应10h,之后清洗、烘干,得到处理后有机碳化材料;
(4)将步骤(3)得到的处理后有机质碳化材料、聚乙烯吡咯烷酮、偏聚四氟乙烯和氮甲基吡咯烷酮混合,之后在750bar下均质,得到所述碳化生物质导电浆料。
实施例2
本实施例提供了一种碳化生物质导电浆料,原料及配比(质量百分比计)如下:
玉米棒芯1%,聚乙烯吡咯烷酮0.5%,氮甲基吡咯烷酮余量。
制备方法如下:
(1)将玉米棒芯与浓硫酸混合(质量比2:1),在50℃下反应20h,之后过滤、烘干,得到处理后玉米棒芯;
(2)将步骤(1)得到的处理后玉米棒芯在1200℃下焙烧8h,得到有机质碳化材料;
(3)将步骤(2)得到的有机碳化材料与氢氧化钾混合(质量比1:0.5),在700℃下反应20h,之后清洗、烘干,得到处理后有机碳化材料;
(4)将步骤(3)得到的处理后有机质碳化材料、聚乙烯吡咯烷酮和氮甲基吡咯烷酮混合,之后在1300rpm下研磨5h,得到所述碳化生物质导电浆料。
实施例3
本实施例提供了一种碳化生物质导电浆料,原料及配比(质量百分比计)如下:
小麦秸秆10%,羧甲基纤维素钠5%,水余量。
制备方法如下:
(1)将小麦秸秆与浓硫酸混合(质量比10:1),在150℃下反应1h,之后过滤、烘干,得到处理后小麦秸秆;
(2)将步骤(1)得到的处理后小麦秸秆在1800℃下焙烧4h,得到有机质碳化材料;
(3)将步骤(2)得到的有机碳化材料与氢氧化钾混合(质量比1:5),在1000℃下反应1h,之后清洗、烘干,得到处理后有机碳化材料;
(4)将步骤(3)得到的处理后有机质碳化材料、羧甲基纤维素钠和水混合,之后在40kHz下超声10h,得到所述碳化生物质导电浆料。
实施例4
本实施例提供了一种碳化生物质导电浆料,原料中除将玉米秸秆替换成等量的小麦秸秆外,其余与实施例1一致。
制备方法参考实施例1。
实施例5
本实施例提供了一种碳化生物质导电浆料,原料中除将玉米秸秆替换成等量的玉米棒芯外,其余与实施例1一致。
制备方法参考实施例1。
实施例6
本实施例提供了一种碳化生物质导电浆料,原料中除将玉米秸秆替换成等量的大豆秸秆外,其余与实施例1一致。
制备方法参考实施例1。
实施例7
本实施例提供了一种碳化生物质导电浆料,原料中除将聚乙烯吡咯烷酮2.7%、偏聚四氟乙烯0.3%替换成聚乙烯吡咯烷酮3%外,其余与实施例1一致。
制备方法参考实施例1。
实施例8
本实施例提供了一种碳化生物质导电浆料,原料中除将聚乙烯吡咯烷酮2.7%、偏聚四氟乙烯0.3%替换成偏聚四氟乙烯3%外,其余与实施例1一致。
制备方法参考实施例1。
实施例9
本实施例提供了一种碳化生物质导电浆料,原料中除将聚乙烯吡咯烷酮2.7%、偏聚四氟乙烯0.3%替换成羧甲基纤维素钠3%外,其余与实施例1一致。
制备方法参考实施例1。
实施例10
本实施例提供了一种碳化生物质导电浆料,原料中除将聚乙烯吡咯烷酮2.7%、偏聚四氟乙烯0.3%替换成羧甲基纤维素钠2.7%、偏聚四氟乙烯0.3%外,其余与实施例1一致。
制备方法参考实施例1。
实施例11
本实施例提供了一种碳化生物质导电浆料,原料中除将聚乙烯吡咯烷酮2.7%、偏聚四氟乙烯0.3%替换成羧甲基纤维素钠2.7%、聚乙烯吡咯烷酮0.3%外,其余与实施例1一致。
制备方法参考实施例1。
实施例12
本实施例提供了一种碳化生物质导电浆料,原料及配比与实施例1一致
制备方法中除步骤(2)中焙烧的温度为1200℃,时间为8h外,其余与实施例1一致。
实施例13
本实施例提供了一种碳化生物质导电浆料,原料及配比与实施例1一致
制备方法中除步骤(2)中焙烧的温度为1800℃,时间为4h外,其余与实施例1一致。
实施例14
本实施例提供了一种碳化生物质导电浆料,原料及配比与实施例1一致制备方法如下:
(1)将玉米秸秆与浓硫酸混合(质量比6:1),在100℃下反应10h,之后过滤、烘干,得到处理后玉米秸秆;
(2)将步骤(1)得到的处理后玉米秸秆在1500℃下焙烧6h,得到有机质碳化材料;
(3)将步骤(2)得到的有机碳化材料与氢氧化钠混合(质量比1:3),在850℃下反应10h,之后清洗、烘干,得到处理后有机碳化材料;
(4)将步骤(3)得到的处理后有机质碳化材料、聚乙烯吡咯烷酮、偏聚四氟乙烯和氮甲基吡咯烷酮混合,之后在1300rpm下研磨5h,得到所述碳化生物质导电浆料。
实施例15
本实施例提供了一种碳化生物质导电浆料,原料及配比与实施例1一致制备方法如下:
(1)将玉米秸秆与浓硫酸混合(质量比6:1),在100℃下反应10h,之后过滤、烘干,得到处理后玉米秸秆;
(2)将步骤(1)得到的处理后玉米秸秆在1500℃下焙烧6h,得到有机质碳化材料;
(3)将步骤(2)得到的有机碳化材料与氢氧化钠混合(质量比1:3),在850℃下反应10h,之后清洗、烘干,得到处理后有机碳化材料;
(4)将步骤(3)得到的处理后有机质碳化材料、聚乙烯吡咯烷酮、偏聚四氟乙烯和氮甲基吡咯烷酮混合,之后在40kHz下超声10h,得到所述碳化生物质导电浆料。
实施例16
本实施例提供了一种碳化生物质导电浆料,原料中除将聚乙烯吡咯烷酮2.7%、偏聚四氟乙烯0.3%替换成聚乙烯吡咯烷酮2.67%、偏聚四氟乙烯0.33%外,其余与实施例1一致。
制备方法与实施例1一致。
实施例17
本实施例提供了一种碳化生物质导电浆料,原料中除将聚乙烯吡咯烷酮2.7%、偏聚四氟乙烯0.3%替换成聚乙烯吡咯烷酮2.73%、偏聚四氟乙烯0.27%外,其余与实施例1一致。
制备方法与实施例1一致。
实施例18
本实施例提供了一种碳化生物质导电浆料,原料中除将聚乙烯吡咯烷酮2.7%、偏聚四氟乙烯0.3%替换成聚乙烯吡咯烷酮2.57%、偏聚四氟乙烯0.43%外,其余与实施例1一致。
制备方法与实施例1一致。
实施例19
本实施例提供了一种碳化生物质导电浆料,原料中除将聚乙烯吡咯烷酮2.7%、偏聚四氟乙烯0.3%替换成聚乙烯吡咯烷酮2.77%、偏聚四氟乙烯0.23%外,其余与实施例1一致。
制备方法与实施例1一致。
对比例1
本对比例提供了一种导电浆料,原料及配比(以质量百分比计)如下:
膨胀石墨5%,聚乙烯吡咯烷酮2.7%,偏聚四氟乙烯0.3%,氮甲基吡咯烷酮余量。
制备方法如下:
将膨胀石墨、聚乙烯吡咯烷酮、偏聚四氟乙烯和氮甲基吡咯烷酮混合,之后在750bar下均质,得到所述导电浆料。
对比例2
某市售导电浆料。
性能测试:
将实施例1-19和对比例1-2提供的导电浆料分别组装成方形电池,其中正极材料为磷酸铁锂,负极为石墨,并将其在不同电流密度下分别循环五次,计算平均倍率性能和容量保持率,结果如下:
平均倍率性能:
平均容量保持率:
以上结果显示本发明提供的导电浆料制成的二次电池倍率性能好,容量保持率高;比较实施例1、4-6可以发现,本发明通过采用特定有机碳源进一步提高了所述导电浆料制成的二次电池倍率性能和容量保持率;比较实施例1、7-11可以发现,本发明通过选择特定分散剂的组合进一步提高了所述导电浆料制成的二次电池倍率性能和容量保持率;比较实施例1、14-15可以发现,本发明采用特定分散工艺进一步提高了所述导电浆料制成的二次电池倍率性能和容量保持率;比较实施例1、16-19可以发现,本发明通过控制特定分散剂的配比进一步提高了所述导电浆料制成的二次电池倍率性能和容量保持率。
申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的碳化生物质导电浆料及其制备方法和应用,但本发明并不局限于上述实施例,即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (17)

1.一种碳化生物质导电浆料,其特征在于,所述碳化生物质导电浆料的制备原料以质量百分比计包括有机碳源1-10%、分散剂0.5-5%和溶剂;
所述有机碳源包括玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、大豆秸秆或玉米棒芯中任意一种;
所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮和偏聚四氟乙烯的组合,所述聚乙烯吡咯烷酮和偏聚四氟乙烯的质量比为8:1-10:1;
所述碳化生物质导电浆料用于二次电池制备;
所述碳化生物质导电浆料由包括以下步骤的方法制备得到:
(1)将有机碳源与浓硫酸混合反应,之后过滤烘干,得到处理后有机碳源;
(2)将步骤(1)得到的处理后有机碳源于1200-1800℃焙烧4-8h,得到有机质碳化材料;
(3)将步骤(2)得到的有机质碳化材料与碱混合反应,之后清洗,烘干,得到处理后有机质碳化材料;
(4)将步骤(3)得到的处理后有机质碳化材料、分散剂和溶剂混合分散,得到所述碳化生物质导电浆料。
2.根据权利要求1所述的碳化生物质导电浆料,其特征在于,所述有机碳源为玉米秸秆。
3.根据权利要求1所述的碳化生物质导电浆料,其特征在于,所述溶剂包括氮甲基吡咯烷酮和/或水。
4.一种根据权利要求1-3中任一项所述的碳化生物质导电浆料的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
(1)将有机碳源与浓硫酸混合反应,之后过滤烘干,得到处理后有机碳源;
(2)将步骤(1)得到的处理后有机碳源焙烧,得到有机质碳化材料;
(3)将步骤(2)得到的有机质碳化材料与碱混合反应,之后清洗,烘干,得到处理后有机质碳化材料;
(4)将步骤(3)得到的处理后有机质碳化材料、分散剂和溶剂混合分散,得到所述碳化生物质导电浆料。
5.根据权利要求4所述的碳化生物质导电浆料的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述浓硫酸和有机碳源的质量比为(2-10):1。
6.根据权利要求4所述的碳化生物质导电浆料的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述反应的温度为50-150℃,时间为1-20h。
7.根据权利要求4所述的碳化生物质导电浆料的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述焙烧的温度为1200-1800℃,时间为4-8h。
8.根据权利要求4所述的碳化生物质导电浆料的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述焙烧在保护性气体环境下进行。
9.根据权利要求4所述的碳化生物质导电浆料的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述碱包括氢氧化钠和/或氢氧化钾。
10.根据权利要求4所述的碳化生物质导电浆料的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述有机质碳化材料和碱的质量比为1:(0.5-5)。
11.根据权利要求4所述的碳化生物质导电浆料的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述反应的温度为700-1000℃,时间为1-20h。
12.根据权利要求4所述的碳化生物质导电浆料的制备方法,其特征在于,步骤(4)所述分散的方法包括高能研磨、超声波分散或高压均质中任意一种。
13.根据权利要求12所述的碳化生物质导电浆料的制备方法,其特征在于,步骤(4)所述分散的方法为高压均质。
14.根据权利要求12所述的碳化生物质导电浆料的制备方法,其特征在于,所述高能研磨的转速为500-2100rpm,研磨时间为1-10h。
15.根据权利要求12所述的碳化生物质导电浆料的制备方法,其特征在于,所述超声波分散的超声波频率为15-80kHz,时间为1-20h。
16.根据权利要求12所述的碳化生物质导电浆料的制备方法,其特征在于,所述高压均质的压力为500-1000bar。
17.一种根据权利要求1-3中任一项所述的碳化生物质导电浆料在二次电池制备中的应用。
CN202111281547.XA 2021-11-01 2021-11-01 一种碳化生物质导电浆料及其制备方法和应用 Active CN114039050B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111281547.XA CN114039050B (zh) 2021-11-01 2021-11-01 一种碳化生物质导电浆料及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111281547.XA CN114039050B (zh) 2021-11-01 2021-11-01 一种碳化生物质导电浆料及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114039050A CN114039050A (zh) 2022-02-11
CN114039050B true CN114039050B (zh) 2023-08-29

Family

ID=80142375

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111281547.XA Active CN114039050B (zh) 2021-11-01 2021-11-01 一种碳化生物质导电浆料及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114039050B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102368392A (zh) * 2011-08-31 2012-03-07 安徽祈艾特电子科技有限公司 一种低成本导电浆料及其制备方法
CN107623105A (zh) * 2017-10-09 2018-01-23 江西理工大学 一种锂离子电池用电池负极与导电剂材料的制备方法
CN110491546A (zh) * 2019-07-26 2019-11-22 深圳烯湾科技有限公司 碳纳米管导电浆料及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102368392A (zh) * 2011-08-31 2012-03-07 安徽祈艾特电子科技有限公司 一种低成本导电浆料及其制备方法
CN107623105A (zh) * 2017-10-09 2018-01-23 江西理工大学 一种锂离子电池用电池负极与导电剂材料的制备方法
CN110491546A (zh) * 2019-07-26 2019-11-22 深圳烯湾科技有限公司 碳纳米管导电浆料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114039050A (zh) 2022-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113044827B (zh) 纳米碳材复合生物质硬碳电极材料及其制备方法和应用
CN107959006B (zh) 一种木质素基硬碳/碳纳米管复合材料及其制备方法和在锂离子电池负极材料中的应用
CN106848264A (zh) 一种多孔硅氧化物锂离子电池负极材料及其制备方法
CN113800496A (zh) 一种硬碳材料及其制备方法和应用
CN109553085B (zh) 锂离子电池负极活性材料、锂离子电池负极、锂离子电池、电池组及电池动力车
CN109592660A (zh) 一种利用含碳生物质壳制备的硬碳前驱体、硬碳/石墨复合材料及其制备方法和应用
CN104638240A (zh) 一种锂离子电池硅碳复合负极材料的制备方法及其产品
CN107579250B (zh) 一种复合碳材料导电剂
CN113479860B (zh) 一种SbPO4/氮掺杂碳复合材料的制备方法
CN104157859B (zh) 一种以甘蔗渣为原料制备高性能锂离子电池负极材料的方法
CN114400307B (zh) 一种锡碳复合材料及其制备方法和应用
CN103035908A (zh) 一种动力型铅酸蓄电池用负极板铅膏配制方法
CN114039050B (zh) 一种碳化生物质导电浆料及其制备方法和应用
CN112510192A (zh) 一种正极浆料及其应用
CN111313004A (zh) 一种锂离子电池用氧化亚硅-钛酸锂基复合负极材料及其制备方法
CN113979420A (zh) 一种掺杂铝的高压实长循环磷酸铁锂正极材料的制备方法
CN110993916B (zh) 一种复合石墨负极材料及其制备方法
CN109686945B (zh) 一种低温自活化制备碳包覆锡基复合材料的方法
CN110697699A (zh) 一种高容量锂离子电池石墨负极材料的制备方法
CN113488647B (zh) 一种含氧空位的非晶态SnP2O7/氮掺杂碳复合材料的应用
CN116374981B (zh) 一种磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法和应用
CN116417593B (zh) 一种硒-碳包覆的层状金属氧化物钠离子电池正极活性材料、制备方法
CN116332156B (zh) 碳材料及其制备方法、钠离子电池用硬碳负极材料及其制备方法
CN111370671B (zh) 一种锂硫电池正极材料的制备方法
CN116666582B (zh) 一种金属氧化物包覆氧化锂复合正极材料及其制备方法以及包含该正极材料的正极片和电池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20240108

Address after: No.1299, Jubao Third Road, Songbei District, Harbin City, Heilongjiang Province

Patentee after: Zhejiang Wanxin Carbon Technology Co.,Ltd.

Patentee after: HARBIN WANXIN GRAPHITE VALLEY TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Patentee after: Heilongjiang graphite Valley Industry Group Co.,Ltd.

Address before: No.1299, Jubao Third Road, Songbei District, Harbin City, Heilongjiang Province

Patentee before: HARBIN WANXIN GRAPHITE VALLEY TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Patentee before: Heilongjiang graphite Valley Industry Group Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right