CN113072058A - 一种具有多孔结构的纳米碳材料的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有多孔结构的纳米碳材料的制备方法，属于锂离子电容器技术领域。本发明的一种具有多孔结构的纳米碳材料的制备方法以丁烷四羧酸和乙酰丙酮锌为前驱体，乙二醇作为溶剂，通过共沉淀法合成出碳前驱体，通过将其高温碳化，并使用盐酸洗涤及后续干燥处理，得到高孔体积的大比表纳米碳。本发明的纳米碳材料具有特殊的分层结构，其合理的孔径分布有利于电解质离子的扩散和存储，使得材料具有高的电导率。本发明制备流程简洁，操作简便，表征方便。可将该多孔结构的碳制备成电极片，组装成CR2032锂离子纽扣电容器进行电化学性能测试，其作为锂离子电容器正极材料具有良好的循环稳定性和较高的比容量。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电容器技术领域，具体涉及一种具有多孔结构的纳米碳材料的制备方法及其应用。
背景技术
锂离子电容器作为一种新兴的储能设备，其结合了高功率型的电容器和高能量密度的电池的特点。与常规电化学设备相对比，它们具有出色的能量存储能力，因此可以被视为替代能量存储***的有力竞争者。此外，锂离子电容器还具有极高的稳定循环寿命，低维护成本并且使用安全。然而，作为锂离子电容器正极的商业活性碳，由于其内部孔分布的不合理性，导致其具有极低的比容量，仅表现为30-40mAh/g，这大大限制了锂离子电容器的容量。因此，研发出高比容量高和良好循环稳定性的锂离子电容器正极碳材料成为该领域的关键技术难点。
根据电容器储存能量的机理，其孔体积及孔径分布是决定其比容量的关键。根据相关研究当微孔孔径与电解质离子半径相匹配时，电容器可以获得更大的电容值。此外，介孔结构可以为离子的传递提供小的阻力通道，有利于离子的迁移率，大孔则降低了离子的传递距离。因此，制备合成出一种具有多的孔体积和合理孔径分布的碳材料是极为重要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的现有锂离子电容器正极材料存在比容量低以及循环稳定性差的问题，提供一种具有多孔结构的纳米碳材料的制备方法，并将其作为锂离子电容器正极材料应用于锂离子电容器，具有多孔结构的纳米碳材料具有合理的孔径分布，其中微孔通过提高材料的比表面积来增加比容量，介孔结构可以为离子的传递提供小的阻力通道，大孔则降低了离子的传递距离，从而实现高的比容量与循环性能。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种具有多孔结构的纳米碳材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取1.5g丁烷四羧酸和3.6g乙酰丙酮锌溶于200ml乙二醇中，搅拌后得到混合液；
(2)将所述混合液在80摄氏度下油浴搅拌24小时后，依次进行浸洗处理和过滤处理后，得到碳前驱体；
(3)将所述碳前驱体放置于水平管式炉中，在持续通入惰性气体的条件下，进行碳化处理，随后自然冷却至室温，得到碳化产物；
(4)对所述碳化产物依次进行浸洗处理、清洗处理和过滤处理后得到酸洗产物；
(5)对所述酸洗产物进行干燥处理，得到所述具有多孔结构的纳米碳材料。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步的，所述步骤(2)中的浸洗处理具体为依次利用去离子水和无水乙醇进行浸洗。
进一步的，所述惰性气体为氩气。
进一步的，所述碳化处理具体为从室温升至800摄氏度，并保温4小时。
进一步的，所述碳化处理中，升温速率为5摄氏度/分钟。
进一步的，所述步骤(4)中的浸洗处理具体为利用20％浓度的盐酸溶液进行浸洗，所述清洗处理具体为利用去离子水清洗5次。
进一步的，所述干燥处理具体为将所述酸洗产物放入75摄氏度的真空干燥箱烘干24小时。
进一步的，所述具有多孔结构的纳米碳材料的孔体积为1.836cm3/g。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种上述具有多孔结构的纳米碳材料作为正极材料在制备锂离子电容器中的应用。
本发明的有益效果是：本发明的一种具有多孔结构的纳米碳材料的制备方法，通过简易的碳前驱体制备和合理的碳化温度，制备出一种适用于锂离子电容器正极材料的具有多孔结构的纳米碳材料。该碳材料具有大的孔体积以及合理的孔径分布，这将有利于对PF6-离子的吸收进而提高了电容器的比容量，而且缓解了循环过程中结构性破坏。当充放电电流密度为0.1A/g时，电容器具有83.9mAh/g的高比容量，同时也具有良好的倍率性能。此外，在5A/g的超大电流密度下，循环10000圈后仍保留约30mAh/g的比容量。
附图说明
图1为本发明实施例1的一种具有多孔结构的纳米碳材料的SEM图；
图2为本发明实施例1的一种具有多孔结构的纳米碳材料的孔径分布曲线；
图3为本发明实施例1的一种具有多孔结构的纳米碳材料的Raman图；
图4为本发明实施例1的一种具有多孔结构的纳米碳材料在电流密度为5A/g的循环性能曲线；
图5为本发明实施例的一种具有多孔结构的纳米碳材料在不同电流密度下的倍率性能曲线；
图6为本发明实施例的一种具有多孔结构的纳米碳材料的CV曲线。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
将1.5g丁烷四羧酸和3.6g乙酰丙酮锌添加到200mL的乙二醇中，搅拌形成浅黄绿色混合溶液。之后，将上述混合溶液转移至80℃的油浴中搅拌24小时，并依次使用去离子水和无水乙醇进行浸洗，过滤后获得碳前驱体。将所述碳前驱体放入管式炉内，在氩气气氛下800摄氏度碳化4小时后，冷却至室温后取出样品。取出后，将样品使用20％浓度的盐酸进行洗涤24小时，并用去离子水清洗5次并过滤，最后放入75摄氏度的真空干燥箱进行烘干干燥后获得具有多孔结构的纳米碳材料。
为了测试所述具有多孔结构的纳米碳材料的比容量、倍率性能、循环性能，将所述具有多孔结构的纳米碳材料作为锂离子电容器中的正极进行纽扣电容器的组装，其过程如下：将所述具有多孔结构的纳米碳材料首先在真空烘箱中75摄氏度干燥12小时；然后按照8:1:1的质量比分别称取多孔结构的纳米碳材料，导电炭黑和聚偏氟乙烯，与适量的N-甲基吡咯烷酮混合研磨成电极浆料，将其涂覆在铝箔上，并在75摄氏度的真空烘箱中干燥24小时，使用切片机裁成直径14毫米的电极片；将Celgard2400作为隔膜，金属锂作为另外的电极，含有1mol/L六氟磷酸锂的碳酸二甲酯/碳酸二乙酯/碳酸乙烯酯溶液为电解液，其中碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯按照1:1:1的混合液作为溶液，1mol/L的六氟磷酸锂作为溶质，和电极片共同组装成锂离子纽扣半电容器。
将锂离子纽扣半电容器在CT2001A型号的电池测试***和CH604E型号的电化学工作站上进行电化学性能测试，其电压范围为2-4.5V。
图1为采用本实施例方法得到的具有多孔结构的纳米碳材料的SEM图，可以看出，碳材料表现为分层的片状结构。
图2为采用本实施例方法得到的具有多孔结构的纳米碳材料的孔径分布曲线，碳材料具有1.836cm3/g的孔体积，其微孔集中在1nm附近，与PF6-阴离子具有极好的相容性，此外还具有多的介孔分布。
图3为采用本实施例方法得到的具有多孔结构的纳米碳材料的Raman图，可以看出材料具有高度缺陷的程度，这有利于提高电化学性能。
图4为采用本实施例方法得到的具有多孔结构的纳米碳材料作为锂离子电容器正极活性材料，在电流密度为5A/g的循环性能曲线，循环10000圈后，比容量稳定在30mAh/g附近，具有良好的循环稳定性。
图5为采用本实施例方法得到的具有多孔结构的纳米碳材料作为锂离子电容器正极活性材料，在不同电流密度下的倍率性能曲线，当电流密度为0.1、0.2、0.5、1、2、5、10A/g时，电容器具有83.9、78、69.3、62.3、54.7、42.1、30.3mAh/g的比容量，具有优秀的倍率性能。
图6为采用本实施例方法得到的具有多孔结构的纳米碳材料作为锂离子电容器正极活性材料，在CH604E型号的电化学工作站上测得的CV曲线，曲线具有良好的对称性，表明其高的稳定性。
实施例2
将1.5g丁烷四羧酸和3.6g乙酰丙酮锌添加到200mL的乙二醇中，搅拌形成浅黄绿色混合溶液。之后，将上述混合溶液转移至80℃的油浴中搅拌24小时，并依次使用去离子水和无水乙醇进行浸洗，过滤后获得碳前驱体。将所述碳前驱体放入管式炉内，在氩气气氛下800摄氏度碳化4小时后，获得纳米碳材料。
实施例2和实施例1的工艺基本相同，不同之处仅在于实施例2没有经过盐酸的洗涤。该方法所得的多孔结构的纳米碳具有0.995cm3/g的孔体积，可见，没有经过盐酸的洗涤，具有多孔结构的纳米碳的孔体积大大减小。
实施例3
将1.5g丁烷四羧酸和3.6g乙酰丙酮锌添加到200mL的乙二醇中，搅拌形成浅黄绿色混合溶液。之后，将上述混合溶液转移至80℃的油浴中搅拌24小时，并依次使用去离子水和无水乙醇进行浸洗，过滤后获得碳前驱体。将所述碳前驱体放入管式炉内，在氩气气氛下700摄氏度或900摄氏度碳化4小时后，冷却至室温后取出样品。取出后，将样品使用20％浓度的盐酸进行洗涤24小时，并用去离子水清洗5次并过滤，最后放入75摄氏度的真空干燥箱进行烘干干燥后获得纳米碳材料。
电容器的组装过程如下：按照8:1:1的质量比分别称取多孔结构的纳米碳材料，导电炭黑和聚偏氟乙烯，与适量的N-甲基吡咯烷酮混合研磨成电极浆料，将其涂覆在铝箔上，并在75摄氏度的真空烘箱中干燥24小时，使用切片机裁成直径14毫米的电极片；将Celgard2400作为隔膜，金属锂作为另外的电极，1mol/L六氟磷酸锂的碳酸二甲酯/碳酸二乙酯/碳酸乙烯酯溶液为电解液，其中碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯的体积比为1:1:1，和电极片共同组装成锂离子纽扣半电容器。
实施例3和实施例1的工艺基本相同，不同之处仅在于实施例3采用的碳化温度为700摄氏度或900摄氏度。通过700摄氏度和900摄氏度合成出的两种纳米碳材料相较于实施例1所制备的纳米碳具有更低的比容量和循环稳定性。
本发明的一种具有多孔结构的纳米碳材料的制备方法以丁烷四羧酸和乙酰丙酮锌为前驱体，乙二醇作为溶剂，通过共沉淀法合成出碳前驱体，通过将其高温碳化，并使用盐酸洗涤及后续干燥处理，得到高孔体积的大比表纳米碳。本发明的纳米碳材料具有特殊的分层结构，其合理的孔径分布有利于电解质离子的扩散和存储，使得材料具有高的电导率。本发明制备流程简洁，操作简便，表征方便。可将该多孔结构的碳制备成电极片，组装成CR2032锂离子纽扣电容器进行电化学性能测试，其作为锂离子电容器正极材料具有良好的循环稳定性和较高的比容量。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种具有多孔结构的纳米碳材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)称取1.5g丁烷四羧酸和3.6g乙酰丙酮锌溶于200ml乙二醇中，搅拌后得到混合液；
(2)将所述混合液在80摄氏度下油浴搅拌24小时后，依次进行浸洗处理和过滤处理后，得到所述碳前驱体；
(3)将所述碳前驱体放置于水平管式炉中，在持续通入惰性气体的条件下，进行碳化处理，随后自然冷却至室温，得到碳化产物；
(4)对所述碳化产物依次进行浸洗处理、清洗处理和过滤处理后得到酸洗产物；
(5)对所述酸洗产物进行干燥处理，得到所述具有多孔结构的纳米碳材料。
2.根据权利要求1所述的一种具有多孔结构的纳米碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的浸洗处理具体为依次利用去离子水和无水乙醇进行浸洗。
3.根据权利要求1所述的一种具有多孔结构的纳米碳材料的制备方法，其特征在于，所述惰性气体为氩气。
4.根据权利要求1所述的一种具有多孔结构的纳米碳材料的制备方法，其特征在于，所述碳化处理具体为从室温升至800摄氏度，并保温4小时。
5.根据权利要求1所述的一种具有多孔结构的纳米碳材料的制备方法，其特征在于，所述碳化处理中，升温速率为5摄氏度/分钟。
6.根据权利要求1所述的一种具有多孔结构的纳米碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中的浸洗处理具体为利用20％浓度的盐酸溶液进行浸洗，所述清洗处理具体为利用去离子水清洗5次。
7.根据权利要求1所述的一种具有多孔结构的纳米碳材料的制备方法，其特征在于，所述干燥处理具体为将所述酸洗产物放入75摄氏度的真空干燥箱烘干24小时。
8.根据权利要求1所述的一种具有多孔结构的纳米碳材料的制备方法，其特征在于，所述具有多孔结构的纳米碳材料的孔体积为1.836cm3/g。
9.权利要求1-8任一项所述的一种具有多孔结构的纳米碳材料作为正极材料在制备锂离子电容器中的应用。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110091771A1 (en) * | 2008-06-02 | 2011-04-21 | Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co., Ltd. | Coating liquid, coating liquid for manufacturing electrode plate, undercoating agent, and use thereof |
| CN104495791A (zh) * | 2015-01-06 | 2015-04-08 | 日照格鲁博新材料科技有限公司 | 一种多孔炭的制备方法 |
| CN107665966A (zh) * | 2016-07-27 | 2018-02-06 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种锂硫电池 |
| CN108529691A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-09-14 | 电子科技大学 | 片状金属氧化物及其可控合成方法和用途 |
| CN109585181A (zh) * | 2018-10-17 | 2019-04-05 | 上海交通大学 | 基于褐藻egg-box结构的储锂用掺氮多孔碳正极材料的制备方法 |
| KR20210001662A (ko) * | 2019-06-28 | 2021-01-06 | 주식회사 엘지화학 | 금속 유기 골격체, 이를 포함하는 다공성 탄소 구조체 및 이들의 제조방법 및 다공성 탄소 구조체의 제조방법 |
-
2021
- 2021-03-25 CN CN202110320497.5A patent/CN113072058A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110091771A1 (en) * | 2008-06-02 | 2011-04-21 | Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co., Ltd. | Coating liquid, coating liquid for manufacturing electrode plate, undercoating agent, and use thereof |
| CN104495791A (zh) * | 2015-01-06 | 2015-04-08 | 日照格鲁博新材料科技有限公司 | 一种多孔炭的制备方法 |
| CN107665966A (zh) * | 2016-07-27 | 2018-02-06 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种锂硫电池 |
| CN108529691A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-09-14 | 电子科技大学 | 片状金属氧化物及其可控合成方法和用途 |
| CN109585181A (zh) * | 2018-10-17 | 2019-04-05 | 上海交通大学 | 基于褐藻egg-box结构的储锂用掺氮多孔碳正极材料的制备方法 |
| KR20210001662A (ko) * | 2019-06-28 | 2021-01-06 | 주식회사 엘지화학 | 금속 유기 골격체, 이를 포함하는 다공성 탄소 구조체 및 이들의 제조방법 및 다공성 탄소 구조체의 제조방법 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| YANG, J: "《Zinc Oxide Quantum Dots Embedded Porous Carbon Nanosheets for High-Capacity and Ultrastable Lithium-Ion Battery Anodes》", 《CELL REPORTS PHYSICAL SCIENCE》 * |
| 李昂: "《基于金属有机骨架材料的炭及炭/金属复合材料的形貌结构控制与储锂性能研究》", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(博士)工程科技Ⅰ辑》 * |
| 郭玉苹: "锰系氧化物的价态调控及电化学储能研究《》", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅱ辑》 * |
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