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CN110993919A - 一种钾离子电池负极储能材料的制备方法和应用 - Google Patents

一种钾离子电池负极储能材料的制备方法和应用 Download PDF

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CN110993919A CN201911323701.8A CN201911323701A CN110993919A CN 110993919 A CN110993919 A CN 110993919A CN 201911323701 A CN201911323701 A CN 201911323701A CN 110993919 A CN110993919 A CN 110993919A
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Abstract

本发明公开了一种钾离子电池负极储能材料的制备方法和其在钾离子电池中的应用。制备方法为：制备水凝胶、干凝胶前驱体；将前驱体转移至管式炉中进行初步煅烧，然后自然冷却；将初步煅烧的产物取出，在干燥环境下研磨，酸洗，干燥；将干燥的样品在KOH研磨混合下活化；将跟氢氧化钾研磨混合后的产品转入管式炉中煅烧；然后自然冷却降温至室温；将产品进行酸洗，最后利用蒸馏水、去离子水、超纯水、或者乙醇洗至中性，干燥、最后得到优异循环性能的钾离子电池负极储能材料。本发明制备方法简单，成本低廉，制备的材料具有较大的比表面积，同时具备优异的充放电比容量及良好的倍率性能，性能优异，适用于大规模商业电池的生产。

Description

一种钾离子电池负极储能材料的制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种电池材料，具体涉及一种具有优异循环性能的钾离子电池负极储能材料的制备方法和应用，属于储能材料技术领域。
背景技术
钾离子电池(KIBs)是被认为用于替代锂离子电池(LIBs)的很有前途的能量存储电池。KIBs具有和LIBs类似的基本原理即“摇椅”式的储能原理，对于锂而言，钾的天然丰度比锂丰富，这也为进一步研究KIBs提供了有利条件。由于K+/K(-2.93V)的氧化还原电位比Na+/Na(-2.71V)更接近Li+/Li(-3.04V)，表明KIBs具有更高的电压平台和能量密度。值得注意的是，对KIBs的研究仍处于起步阶段。此外，与钠离子所不同的是钾离子的尺寸较大(
Figure BDA0002327804190000011
比
Figure BDA0002327804190000012
和
Figure BDA0002327804190000013
的大)，导致电化学性能，如可逆容量在脱钾和嵌钾过程中的循环性能低于LIBs。钾电解质的相互作用小，能显示出比锂和钠更高的电导率。这也为随后的KIBs开发研究提供了额外的优势。此外，开发更多储能材料用于KIBs，提升循环寿命和安全性能起着关键作用。
因此，寻找合适的电极材料来提高KIBs的电化学性能仍然是一个挑战。为了解决这个问题，已经研究了不同的KIBs负极材料，如碳质材料石墨，掺杂石墨，硬碳等材料。通过这些材料的研究，我们可以看到KIBs的进展，也看到钾的短板也存在。这些材料所表现出的电化学性能并不完全令人满意。由于大量钾离子和缓慢的动力学，钾离子电池具有较差的倍率性能，较低的比容量和循环稳定性。因此，有必要开发因此，对于高性能钾离子电池来说，开发低成本，高容量，循环稳定性好的新材料非常重要。
这项工作通过使用尿不湿的主要成分高吸水树脂(SAP)，经过碳化和活化处理后，就可以获得高容量的KIBs负极材料并将其标记为SAPC。经过碳化和活化后，SAPC呈现出特殊的三维多孔纳米结构，由于其特殊的结构，K+可以比较容易地嵌入由孔和片材组成的三维结构中。最终测试合成的SAPC是无定形碳，具有短程有序原子的无定形碳可以增加的层间距，这使得碳层可容纳更大的K+并允许体积膨胀。在高温下氢氧化钾活化碳材料之后，石墨化程度增加，并且无序碳在短程内转化为石墨聚集的一部分。较短的层间距和独特分层结构可以将更多的K+嵌入碳层中，适应层间距的增加，并能承受体积膨胀。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：如何提高钾离子电池负极储能材料的循环性能。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：
一种钾离子电池负极储能材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：制备水凝胶：称量高吸水树脂，置入反应釜中，加入去离子水对于凝胶进行预处理，使得高吸水树脂转化为趋于整体化的水凝胶；
步骤2)：制备干凝胶前驱体：将制备的水凝胶冷冻得到冰凝胶，然后将冰凝胶放入冷冻干燥的仪器中，将固态冰升华，得到干燥的干凝胶前驱体；
步骤3)：将前驱体转移至管式炉中进行初步煅烧，然后自然冷却；
步骤4)：将初步煅烧的产物取出，在干燥环境下研磨，酸洗，干燥；
步骤5)：将干燥的样品在KOH研磨混合下活化；
步骤6)：将跟氢氧化钾研磨混合后的产品转入管式炉中煅烧；然后自然冷却降温至室温；
步骤7)：将步骤6)的产品进行酸洗，最后利用蒸馏水、去离子水、超纯水、或者乙醇洗至中性，干燥、最后得到优异循环性能的钾离子电池负极储能材料。
优选地，所述步骤1)中的高吸水树脂与去离子水的质量比1：(1–1000)。
优选地，所述步骤1)中预处理的温度为130-190℃，反应时间为温1-10小时。
优选地，所述步骤3)中的初步煅烧在氮气或氩气氛围中进行，以1-2℃/min的速率升温到550-650℃，然后保温1.5-2.5小时。
优选地，所述步骤3)和步骤6)中的煅烧采用的温度为400-1000℃，煅烧氛围分别采用氦气或氩气，升温速率为1-10℃/min，保温时间为15min-5h。
优选地，所述步骤4)和步骤7)中的酸洗采用浓度为0.0001-1mol/L的盐酸、硫酸或硝酸进行酸洗。
优选地，所述步骤5)的活化过程中，KOH与样品的质量比为(20-500)：1，KOH的质量浓度为5-30％。
本发明还提供了上述钾离子电池负极储能材料的制备方法制备的钾离子电池负极储能材料在钾离子电池中的应用。
本发明通过这种功能高分子材料吸收水溶液，预处理然后形成水凝胶，将水凝胶转化为冰凝胶，最后通过冷冻干燥得到气凝胶前驱体，随后的高温煅烧活化酸洗制备得到目标活性材料。
与现有技术相比，本发明制备的产品具有较大的比表面积，可以增大与电解质的接触面积，促进钾离子的扩散和电子跃迁，当作为钾离子电池的负极材料进行测试时，所制备的产品表现出可逆的高比容量，优异的倍率容量和循环稳定性，具体优点为：(1)三维多孔结构不仅为钾离子和电子的存储、传输提供了有效的空间和路径；(2)巨大的比表面积有利于增加与电解液的接触面积，充分利用电极上的活性材料，让锂离子在充放电过程中充分地进入材料的内部；(3)独特的结构还可以有效地抑制电极材料充放电过程中的体积膨胀变化、防止团聚；(4)减少了电极材料极化和电池内阻，提升材料的循环稳定性以及倍率性能；(5)材料合成的方法简单、步骤少、方便操作、价格低廉、无毒害易于大规模工业化生产。
本发明相较于其它钾离子电池负极储能材料，具有较大的比表面积，同时具备优异的充放电比容量及良好的倍率性能，制备方法简单，成本低廉，性能优异，适用于大规模商业电池的生产。
进一步，本发明的储能电池高容量负极材料可以应用于钾离子电池电极中，并且展现出了极高的储钾容量。在50mA/g的电流密度下经100圈循环保持270.4mAh/g的高可逆容量，并且在电流密度为1000mA/g时经过2000次循环后仍保持161.7mAh/g的高循环稳定性能。此种优异的性能可能归功于其SAP碳化后的所具备的独特的三维框架结构和类石墨烯薄片片层结构，由于其优异的电化学性能还可加速电荷传输。
本发明与现有技术相比，其技术进步是显著的。本发明与其他纯碳负极储能材料的比容量相比，以及优异的循环稳定性和良好的倍率性能，循环圈数可达2000圈。此制备方法简单，成本低廉，性能优异，适用于大规模商业电池的生产。
附图说明
图1为实施例1所得的SAPC材料产品的活化前的扫描电子显微镜图像；
图2为实施例1所得的SAPC材料产品的活化后的扫描电子显微镜图像；
图3为实施例1所得的SAPC材料产品的扫描电子透射显微镜图像；
图4为实施例1所得的SAPC材料产品的扫描电子透射显微镜放大图像；
图5为实施例1所得的SAPC材料产品的充放电曲线；
图6为实施例1所得的SAPC材料产品的循环伏安曲线；
图7为实施例1所得的SAPC材料产品的小电流循环性能曲线；
图8为实施例1所得的SAPC材料产品的倍率测试曲线；
图9为实施例1所得的SAPC材料产品的大电流循环性能曲线。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例1-5中所得的长循环性能的氮掺杂多孔碳负极储能材料的电化学性能通过电化学工作站和蓝电测试系统进行测试；所用的电化学工作站为辰华电化学工作站；蓝电测试系统采用LAND-CT2001。电化学性能测试采用2016型纽扣电池测试，纽扣电池在充满氩气的手套箱中组装，手套箱内水的含量值和氧的含量值都保持在0.1ppm以下。
实施例1
一种钾离子电池负极储能材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)收集高分子吸水树脂颗粒，称量3g于一个洁净的烧杯中，后加入60ml蒸馏水中，利用摇床震荡1h，摇荡结束后将其转入聚四氟乙烯内衬反应釜中，再在150℃反应条件下保温3小时，通过预处理得的高吸水树脂转化为趋于整体化的水凝胶；
(2)然后将水凝胶转移到冰箱中经过冷冻成冰凝胶冷冻8h，最后通过冷冻干燥机器干燥升华固态冰(即除去原来水溶液中的溶剂)，得到干燥的气凝胶前驱体；
(3)将干燥的气凝胶前驱体转移至管式炉中，高温煅烧，煅烧参数设置如下，起始温度25℃，升温速率2℃/min，升温到600℃，保温1.5h，然后自然冷却降温，惰性气体为氮气；
(4)将初步煅烧的产物取出干燥环境下研磨，酸洗，干燥，研磨时间为30min，酸洗浓度为0.01M盐酸，酸洗以后利用蒸馏水和无水乙醇各洗三次，最后真空干燥温度80℃；
(5)将干燥得到的样品和氢氧化钾混合研磨(质量比1：3)，活化反应温度800，升温速率2℃/min，升温到800℃，保温3h，然后自然冷却降温，惰性气体为氮气；
(6)将步骤(5)的产品进行酸洗(酸洗溶液洗涤、离心)，最后利用蒸馏水、去离子水、超纯水、或者乙醇洗至中性，最后真空干燥温度80℃；
(7)在得到产品以后，将其配成含有导电剂、粘接剂以及有机溶剂的浆料。导电剂为乙炔黑，粘接剂为聚偏氟乙烯PVDF，有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP)，然后将浆料涂布在铜箔集流体上，随后在手套箱中组装成电池。最后将组装好的电池在蓝电测试系统及电化学工作站进行电化学测试以及将样品进行其他方面的物理表征等。
对该活性材料进行电镜表征，图1为SAPC活化前的扫描电子显微镜图像、图2为活化后的扫描电子显微镜图像、图3和图4为活化后的透射电子显微镜图像；图5到图9为所得的SAPC电池负极材料的电化学性能表征，其中图5为SAPC在电流密度为50mA/g的充放电曲线,图6为SAPC在电压范围0.01-3V内、扫速为0.1mV/s的前三次的循环伏安图，图7为SAPC在电流密度为50mA/g的下的循环性能，图8为SAPC在不同电流密度下的倍率测试。图9为所得的在电流密度为1000mA/g时经过2000次循环后的钾离子电池性能图：经过电化学性能的表征，表明了本发明提供的产品用作钾离子电池负极具有高度可逆的比容量，比目前报道的其他钾离子电池纯碳负极材料都要优秀好多，优异的电化学性能得益于SAPC的独特的大比表面积结构，独特的孔结构可以为钾离子扩散和电子转移提供较短路径。
实施例2
一种钾离子电池负极储能材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)收集高分子吸水树脂颗粒，称量3g于一个洁净的烧杯中，后加入60ml蒸馏水中，利用摇床震荡1h，摇荡结束后将其转入聚四氟乙烯内衬反应釜中，再在150℃反应条件下保温3小时，通过预处理得的高吸水树脂转化为趋于整体化的水凝胶；
(2)然后将水凝胶转移到冰箱中经过冷冻成冰凝胶冷冻8h，最后通过冷冻干燥机器干燥升华固态冰(即除去原来水溶液中的溶剂)，得到干燥的气凝胶前驱体；
(3)将干燥的气凝胶前驱体转移至管式炉中，高温煅烧，煅烧参数设置如下，起始温度25℃，升温速率2℃/min，升温到550℃，保温1.5h，然后自然冷却降温，惰性气体为氮气；
(4)将初步煅烧的产物取出干燥环境下研磨，酸洗，干燥，研磨时间为30min，酸洗浓度为0.1M盐酸，酸洗以后利用蒸馏水和无水乙醇各洗三次，最后真空干燥温度80℃；
(5)将干燥得到的样品和氢氧化钾混合研磨(质量比1：2)，活化反应温度800，升温速率2℃/min，升温到550℃，保温3h，然后自然冷却降温，惰性气体为氮气；
(6)将步骤(5)的产品进行酸洗(酸洗溶液洗涤、离心)，最后利用蒸馏水、去离子水、超纯水、或者乙醇洗至中性，最后真空干燥温度80℃；
(7)在得到样品以后，将其配成含有导电剂、粘接剂以及有机溶剂的浆料。导电剂为乙炔黑，粘接剂为聚偏氟乙烯PVDF，有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP)，然后将浆料涂布在铜箔集流体上，随后在手套箱中组装成电池。最后将组装好的电池在蓝电测试系统及电化学工作站进行电化学测试以及将样品进行其他方面的物理表征等。
实施例3
一种钾离子电池负极储能材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)收集高分子吸水树脂颗粒，称量3g于一个洁净的烧杯中，后加入60ml蒸馏水中，利用摇床震荡1h，摇荡结束后将其转入聚四氟乙烯内衬反应釜中，再在150℃反应条件下保温3小时，通过预处理得的高吸水树脂转化为趋于整体化的水凝胶；
(2)然后将水凝胶转移到冰箱中经过冷冻成冰凝胶冷冻8h，最后通过冷冻干燥机器干燥升华固态冰(即除去原来水溶液中的溶剂)，得到干燥的气凝胶前驱体；
(3)将干燥的气凝胶前驱体转移至管式炉中，高温煅烧，煅烧参数设置如下，起始温度25℃，升温速率2℃/min，升温到600℃，保温1.5h，然后自然冷却降温，惰性气体为氮气；
(4)将初步煅烧的产物取出干燥环境下研磨，酸洗，干燥，研磨时间为30min，酸洗浓度为0.001M硝酸，酸洗以后利用蒸馏水和无水乙醇各洗三次，最后真空干燥温度80℃；
(5)将干燥得到的样品和氢氧化钾混合研磨(质量比1：3)，活化反应温度800，升温速率2℃/min，升温到600℃，保温3h，然后自然冷却降温，惰性气体为氮气；
(6)将步骤(5)的产品进行酸洗(酸洗溶液洗涤、离心)，最后利用蒸馏水、去离子水、超纯水、或者乙醇洗至中性，最后真空干燥温度80℃；
(7)在得到样品以后，将其配成含有导电剂、粘接剂以及有机溶剂的浆料。导电剂为乙炔黑，粘接剂为聚偏氟乙烯PVDF，有机溶剂为N甲基吡咯烷酮(NMP)，然后将浆料涂布在铜箔集流体上，随后在手套箱中组装成电池。最后将组装好的电池在蓝电测试系统及电化学工作站进行电化学测试以及将样品进行其他方面的物理表征等。
实施例4
一种钾离子电池负极储能材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)收集高分子吸水树脂颗粒，称量3g于一个洁净的烧杯中，后加入60ml蒸馏水中，利用摇床震荡1h，摇荡结束后将其转入聚四氟乙烯内衬反应釜中，再在150℃反应条件下保温3小时，通过预处理得的高吸水树脂转化为趋于整体化的水凝胶；
(2)然后将水凝胶转移到冰箱中经过冷冻成冰凝胶冷冻8h，最后通过冷冻干燥机器干燥升华固态冰(即除去原来水溶液中的溶剂)，得到干燥的气凝胶前驱体；
(3)将干燥的气凝胶前驱体转移至管式炉中，高温煅烧，煅烧参数设置如下，起始温度25℃，升温速率2℃/min，升温到600℃，保温1.5h，然后自然冷却降温，惰性气体为氮气；
(4)将初步煅烧的产物取出干燥环境下研磨，酸洗，干燥，研磨时间为30min，酸洗浓度为0.1M盐酸，酸洗以后利用蒸馏水和无水乙醇各洗三次，最后真空干燥温度80℃；
(5)将干燥得到的样品和氢氧化钾混合研磨(质量比1：4)，活化反应温度800，升温速率2℃/min，升温到700℃，保温3h，然后自然冷却降温，惰性气体为氮气；
(6)将步骤(5)的产品进行酸洗(酸洗溶液洗涤、离心)，最后利用蒸馏水、去离子水、超纯水、或者乙醇洗至中性，最后真空干燥温度80℃；。
(7)在得到样品以后，将其配成含有导电剂、粘接剂以及有机溶剂的浆料。导电剂为乙炔黑，粘接剂为聚偏氟乙烯PVDF，有机溶剂为N甲基吡咯烷酮(NMP)，然后将浆料涂布在铜箔集流体上，随后在手套箱中组装成电池。最后将组装好的电池在蓝电测试系统及电化学工作站进行电化学测试以及将样品进行其他方面的物理表征等。
实施例5
一种钾离子电池负极储能材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)收集高分子吸水树脂颗粒，称量3g于一个洁净的烧杯中，后加入60ml蒸馏水中，利用摇床震荡1h，摇荡结束后将其转入聚四氟乙烯内衬反应釜中，再在150℃反应条件下保温3小时，通过预处理得的高吸水树脂转化为趋于整体化的水凝胶；
(2)然后将水凝胶转移到冰箱中经过冷冻成冰凝胶冷冻8h，最后通过冷冻干燥机器干燥升华固态冰(即除去原来水溶液中的溶剂)，得到干燥的气凝胶前驱体；
(3)将干燥的气凝胶前驱体转移至管式炉中，高温煅烧，煅烧参数设置如下，起始温度25℃，升温速率2℃/min，升温到600℃，保温1.5h，然后自然冷却降温，惰性气体为氮气；
(4)将初步煅烧的产物取出干燥环境下研磨，酸洗，干燥，研磨时间为30min，酸洗浓度为1M硫酸，酸洗以后利用蒸馏水和无水乙醇各洗三次，最后真空干燥温度80℃；
(5)将干燥得到的样品和氢氧化钾混合研磨(质量比1：3)，活化反应温度800，氧化速率2℃/min，升温到900℃，保温3h，然后自然冷却降温，惰性气体为氮气；
(6)将步骤(5)的产品进行酸洗(酸洗溶液洗涤、离心)，最后利用蒸馏水、去离子水、超纯水、或者乙醇洗至中性，最后真空干燥温度80℃；。
(7)在得到样品以后，将其配成含有导电剂、粘接剂以及有机溶剂的浆料。导电剂为乙炔黑，粘接剂为聚偏氟乙烯PVDF，有机溶剂为N甲基吡咯烷酮(NMP)，然后将浆料涂布在铜箔集流体上，随后在手套箱中组装成电池。最后将组装好的电池在蓝电测试系统及电化学工作站进行电化学测试以及将样品进行其他方面的物理表征等。
本发明是一种具有超稳定循环性能的锂离子电池负极材料，通过电化学工作站和蓝电测试其电化学性能，电化学性能测试采用2016型纽扣电池测试，纽扣电池在充满氩气的手套箱中组装，手套箱内水的含量值和氧的含量值都保持在0.1ppm以下。

Claims (8)

1.一种钾离子电池负极储能材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：制备水凝胶：称量高吸水树脂，置入反应釜中，加入去离子水对于凝胶进行预处理，使得高吸水树脂转化为趋于整体化的水凝胶；
步骤2)：制备干凝胶前驱体：将制备的水凝胶冷冻得到冰凝胶，然后将冰凝胶放入冷冻干燥的仪器中，将固态冰升华，得到干燥的干凝胶前驱体；
步骤3)：将前驱体转移至管式炉中进行初步煅烧，然后自然冷却；
步骤4)：将初步煅烧的产物取出，在干燥环境下研磨，酸洗，干燥；
步骤5)：将干燥的样品在KOH研磨混合下活化；
步骤6)：将跟氢氧化钾研磨混合后的产品转入管式炉中煅烧；然后自然冷却降温至室温；
步骤7)：将步骤6)的产品进行酸洗，最后利用蒸馏水、去离子水、超纯水、或者乙醇洗至中性，干燥、最后得到优异循环性能的钾离子电池负极储能材料。
2.如权利要求1所述的钾离子电池负极储能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的高吸水树脂与去离子水的质量比1：(1–1000)。
3.如权利要求1所述的钾离子电池负极储能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中预处理的温度为130-190℃，反应时间为温1-10小时。
4.如权利要求1所述的钾离子电池负极储能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中的初步煅烧在氮气或氩气氛围中进行，以1-2℃/min的速率升温到550-650℃，然后保温1.5-2.5小时。
5.如权利要求1所述的钾离子电池负极储能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3)和步骤6)中的煅烧采用的温度为400-1000℃，煅烧氛围分别采用氦气或氩气，升温速率为1-10℃/min，保温时间为15min-5h。
6.如权利要求1所述的钾离子电池负极储能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4)和步骤7)中的酸洗采用浓度为0.0001-1mol/L的盐酸、硫酸或硝酸进行酸洗。
7.如权利要求1所述的钾离子电池负极储能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤5)的活化过程中，KOH与样品的质量比为(20-500)：1，KOH的质量浓度为5-30％。
8.一种权利要求1-7任意一项所述钾离子电池负极储能材料的制备方法制备的钾离子电池负极储能材料在钾离子电池中的应用。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111900350A (zh) * 2020-07-14 2020-11-06 广东工业大学 一种多孔碳-石墨烯复合材料及其制备方法
CN112093791A (zh) * 2020-08-25 2020-12-18 江苏理工学院 一种磷掺杂碳材料的制备方法与应用
CN113224281A (zh) * 2021-03-12 2021-08-06 上海电力大学 一种以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料及制备方法
CN115132980A (zh) * 2022-03-31 2022-09-30 上海电力大学 一种钠离子电池负极储能材料的制备方法及其应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11106514A (ja) * 1997-06-18 1999-04-20 Nippon Shokubai Co Ltd 吸水性樹脂造粒物の製造方法
CN106920950A (zh) * 2017-04-25 2017-07-04 上海电力学院 一种高循环、高倍率的碳基负极储能复合材料的制备方法
CN109037680A (zh) * 2018-08-01 2018-12-18 上海电力学院 一种长循环性能的氮掺杂的多孔碳负极储能材料及其制备方法
CN109742384A (zh) * 2019-01-07 2019-05-10 中国矿业大学 一种生物质多孔碳用作钾离子电池负极的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11106514A (ja) * 1997-06-18 1999-04-20 Nippon Shokubai Co Ltd 吸水性樹脂造粒物の製造方法
CN106920950A (zh) * 2017-04-25 2017-07-04 上海电力学院 一种高循环、高倍率的碳基负极储能复合材料的制备方法
CN109037680A (zh) * 2018-08-01 2018-12-18 上海电力学院 一种长循环性能的氮掺杂的多孔碳负极储能材料及其制备方法
CN109742384A (zh) * 2019-01-07 2019-05-10 中国矿业大学 一种生物质多孔碳用作钾离子电池负极的方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111900350A (zh) * 2020-07-14 2020-11-06 广东工业大学 一种多孔碳-石墨烯复合材料及其制备方法
CN112093791A (zh) * 2020-08-25 2020-12-18 江苏理工学院 一种磷掺杂碳材料的制备方法与应用
CN113224281A (zh) * 2021-03-12 2021-08-06 上海电力大学 一种以废弃尿不湿为原料的锂硫电池正极材料及制备方法
CN115132980A (zh) * 2022-03-31 2022-09-30 上海电力大学 一种钠离子电池负极储能材料的制备方法及其应用

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