一種以銅礦渣為原材料制備C@氯硫化鐵復合鋰離子電池負極材料的方法技術(shù)

技術(shù)編號：43710471 閱讀：19 留言：0更新日期：2024-12-18 21:22

本發(fā)明專利技術(shù)屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域,公開了一種以銅礦渣為原材料制備C@氯硫化鐵復合鋰離子電池負極材料的方法。該制備方法以銅礦渣為原材料，通過硝酸除雜，將除雜后的產(chǎn)物與一定量的木炭混合后在惰性氣氛中高溫燒結(jié)，用鹽酸將得到的產(chǎn)物酸化處理，通過氨水控制酸化處理后溶液的PH值，收集酸化處理后的產(chǎn)物得到C和FeCl3的懸濁液，向懸濁液中加入一定量的表面活性劑后按一定的比例加入硫化鈉或硫代乙酰胺溶液并攪拌，待混合均勻后將其轉(zhuǎn)入高壓釜中，加熱并保溫一段時間，對產(chǎn)物進行過濾，洗滌，干燥等操作，即得以銅礦渣為原材料C@氯硫化鐵復合鋰離子電池負極材料。本公開方法制備的以銅礦渣為原材料C@氯硫化鐵復合鋰離子電池負極材料呈類球狀形貌，在0.2A/g電流密度下第一圈放電比容量達到1480.5mAh/g，首圈庫倫效率高達76.11％。本公開方法對環(huán)境友好、成本低廉、具有較好的重復性，得到的以銅礦渣為原材料C@氯硫化鐵復合鋰離子電池負極材料降低了銅礦渣對環(huán)境和人體的危害性，實現(xiàn)了廢物利用，并解決了傳統(tǒng)合金類鋰離子電池負極材料資源存儲量少、價格昂貴、理論比容量低等問題。

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【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于鋰離子電池,具體提供一種以銅礦渣為原材料制備c@氯硫化鐵復合鋰離子電池負極材料的方法。

技術(shù)介紹

1、礦產(chǎn)資源是自然資源中的一種，由于大部分礦產(chǎn)資源的存在形態(tài)和地理分布等原因，使其不能直接被利用，需要在人類行為的參與下，如采掘、運輸、提煉、加工等，才能服務(wù)于生產(chǎn)和生活。但是在資源的開發(fā)利用過程中會不可避免的產(chǎn)生礦渣，一些礦渣中含有有毒物質(zhì)，如鉛、汞、砷等，對人體具有極大的危害性，而且伴隨的礦渣棄土還會占用土地，污染土壤、大氣和水體。自然環(huán)境的良性運轉(zhuǎn)，是自然資源持續(xù)開發(fā)利用的前提，廢棄物的再利用對環(huán)境的保護十分有利。最近，合金類材料由于其儲鋰比容量較高、反應(yīng)電勢較低等特點作為鋰離子電池負極引起了人們的興趣。ge能與鋰在0.4v左右發(fā)生合金化反應(yīng)產(chǎn)生lige合金，但是由于完全鋰化之后的產(chǎn)物是無定形的，難以鑒定產(chǎn)物是否為1:1的lige合金；pb也能與鋰發(fā)生一系列的合金化反應(yīng)，但是由于pb屬于重金屬，對環(huán)境有污染；as能與鋰形成li3as合金，但是as的毒性很大，無法實際應(yīng)用。其中二維層狀材料，由陰離子片層和陽離子層交織而成，也一直是科學界和化學工業(yè)研究的對象。biocl就是這樣一種具有層狀四方晶體的候選材料：由沿c軸的兩片氯離子之間交替堆疊的[bi2o2]2+片層組成的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)可以提供沿離子層和離子層之間的快速擴散路徑。此外，層狀結(jié)構(gòu)特征可以為鋰離子的嵌入和脫出提供大的容納空間，bi還可以與鋰形成li3bi合金，但是由于bi的原子質(zhì)量較大，其理論比容量較低且鉍元素在地殼中含量較低(0.5～1.0mmol/kg)

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本專利技術(shù)為了尋找一種以銅礦渣為原材料c@氯硫化鐵復合鋰離子電池負極材料的制備工藝，以滿足保護環(huán)境與提升鋰離子電池性能的需要，作為解決方案，本專利技術(shù)提供了一種制備方法，該方法通過使用對銅礦渣處理后得到的產(chǎn)物與硫化鈉或硫代乙酰胺高壓高溫混合，得到的以銅礦渣為原材料c@氯硫化鐵復合鋰離子電池負極材料在電流密度0.2a/g電流下首效高達76.11％，第一圈放電比容量達到1480.5mah/g。

2、1、一種以銅礦渣為原材料制備c@氯硫化鐵復合鋰離子電池負極材料的方法，按照以下步驟進行：

3、一、將銅礦渣與硝酸均勻混合，待反應(yīng)完全后將上層果凍狀凝膠物去除，將剩余產(chǎn)物用無水乙醇和去離子水先后清洗至ph值為5～9，銅礦渣與硝酸的比例為1g：0.00001l～1g：0.1l，硝酸的濃度為0.001～16mol/l；

4、二、將步驟一的產(chǎn)物與木炭按1：1～1：10的質(zhì)量比研磨均勻，然后將混合物轉(zhuǎn)移至管式爐中，在氮氣條件下加熱到500～1200℃，保溫1～10h；

5、三、用無水乙醇和去離子水先后洗滌步驟二的產(chǎn)物至ph值為5～9，過濾、干燥后將其與鹽酸均勻混合，用磁力攪拌器轉(zhuǎn)速在50～500r/min下攪拌10～1000min，干燥后產(chǎn)物與鹽酸的比例為1g：0.0001l～1g：0.1l，鹽酸的濃度為0.001～12mol/l；

6、四、用氨水調(diào)節(jié)步驟三的產(chǎn)物至ph值為5～9，得到c和fecl3的懸濁液；

7、五、向步驟四的懸濁液中加入一定量的表面活性劑聚乙二醇2000，攪拌至表面活性劑完全溶解后加入硫化鈉或硫代乙酰胺溶液，用磁力攪拌器轉(zhuǎn)速在50～500r/min下攪拌10～60min，聚乙二醇2000在懸濁液中的添加量為0.001～100g/l，硫化鈉或硫代乙酰胺溶液濃度為0.0001～5mol/l，硫化鈉或硫代乙酰胺溶液與懸濁液的體積比為0.1:1～10:1l；

8、六、將步驟五的混合溶液轉(zhuǎn)入高壓釜中，加熱到80～250℃，保溫10～30h；

9、七、用無水乙醇和去離子水先后洗滌步驟六的產(chǎn)物至ph值為5～9；

10、八、將步驟七得到的產(chǎn)物放入真空干燥箱中，在50～100℃條件下保溫8～20h即得以銅礦渣為原材料c@氯硫化鐵復合鋰離子電池負極材料。

11、本制備方法具有對環(huán)境友好、成本低廉和重復性高等優(yōu)點,得到的以銅礦渣為原材料c@氯硫化鐵復合鋰離子電池負極材料不僅解決了傳統(tǒng)合金類鋰離子電池負極材料的資源存儲量少、價格昂貴、理論比容量低、毒性高等問題，還降低了難以處理的銅礦渣對于環(huán)境和人體的危害性。

本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

1.一種以銅礦渣為原材料制備C@氯硫化鐵復合鋰離子電池負極材料的方法，按照以下步驟進行：

【技術(shù)特征摘要】

1.一種以銅礦渣為原材料制備c@氯硫化鐵復合...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉剛，李宇涵，劉子然，楊志韜，吳明陽，劉欣美，
申請(專利權(quán))人：哈爾濱理工大學，
類型：發(fā)明
國別省市：

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