[00379647]基于化学活化的剑麻炭纤维制备锂离子电池负极材料的方法

课题来源与背景：锂离子电池的出现，不仅彻底改变了便携式电子市场，而且最近几年已经开始应用于电动汽车，越来越深刻地影响着人们的日常生活。虽然技术水平日益成熟，大规模产业化也已开始形成，但是锂离子电池依然存在诸多的不足，例如成本过高、安全性差和使用寿命短等，其中最关键的影响因素就是锂离子电池的电极材料。随着人们生活水平的提高，锂离子电池的需求量日渐增大，对性能也提出了越来越高的要求，因此寻找低成本、高容量的电极材料成为锂离子电池发展和改进的主要方向。生物质材料是全球储量最丰富的可再生资源，该课题采用剑麻纤维这一广泛而又易得的生物质原料制备炭纤维，通过化学活化法处理后作为锂离子电池负极材料，极大地节约了生产成本，测试结果亦表明处理后的剑麻纤维具有优良的电化学性能，为锂离子电池负极材料的选择提供了一种可能的方向。技术原理及性能指标：将剑麻纤维经过揉搓、洗涤和烘干预处理，用ZnCl<,2>溶液对剑麻纤维进行化学改性，在氮气气氛炉中进行炭化，自然冷却后即获得黑色纤维状剑活性炭纤维。以锂片为正极材料、以制得的剑麻活性炭纤维经研磨后做为负极材料组装成锂离子电池，进行恒流充放电测试。经过化学改性处理后的剑麻炭纤维相比于未经处理的剑麻炭纤维和市售活性炭有着更加优良的电化学性能，首次放电比容量（嵌锂容量）可达到545mAh/g以上，30个充放电循环后仍能维持在190mAh/g，市售活性炭作为锂离子电池负极材料时，首次放电比容量仅为353mAh/g，而且稳定性不佳，30个循环后放电比容量仅为130mAh/g。技术的创造性与先进性：该课题所涉及的原材料资源可再生且环境友好，制备设备简单、操作方便、容易控制且成本较低，剑麻炭纤维相比于未经处理的剑麻炭纤维和市售活性炭有着更加优良的电化学性能。技术的成熟程度，适用范围和安全性：该技术可在实验室小试条件下应用，可适用于锂离子电池负极材料，具有较好的安全性。