(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111497657.X (22)申请日 2021.12.09 (71)申请人 泉州师范学院 地址 362000 福建省泉州市丰泽区东海大 街398号 (72)发明人 方军　罗江水　魏润宏　 (74)专利代理 机构 福州君诚知识产权代理有限 公司 35211 代理人 张耕祥 (51)Int.Cl. C01B 32/05(2017.01) H01M 4/587(2010.01) H01M 10/0525(2010.01) H01M 10/054(2010.01) (54)发明名称 一种以畜禽粪便有机肥制备金属离子电池 负极材料的方法 (57)摘要 本发明公开了一种以畜禽粪便有机肥制备 金属离子电池负极材料的方法， 属于新能源离子 电池领域。 将禽畜粪便进行固液分离， 经过烘干、 清洗、 再次烘干、 粉碎后； 向粉末颗粒中加入强 酸/强碱溶液进行超声混合， 将混合物烘干后， 将 干燥物在惰性氛围下进行高温碳化处理； 最后将 产物中和为中性， 再清洗、 烘干、 研磨、 过筛， 即可 制得负极材料， 可用于金属离子电池。 本发明将 农用有机 肥进行回收加工利用， 制备的多孔碳材 料位点增强了锂、 钾、 钠等的扩散和转移， 有效的 提高了负极材料的循环和倍率性能， 同时含有的 微量氮磷元素能促进材料电化学性能的提高。 本 制备方法原料绿色环保， 工艺简单， 过程易控、 能 耗低， 生产过程无毒无污染， 属于环境友好型绿 色工艺。 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 CN 114132916 A 2022.03.04 CN 114132916 A 1.一种以畜禽粪便有机肥制备金属离子电池负极材料的方法， 其特征在于， 包括如下 步骤： （1） 将养殖场收集来的禽畜粪便进行固液分离， 输出干固物并烘干， 再将干固物进行清 洗、 再次烘干 干燥、 粉碎成5 0～80目的粉末颗粒； （2） 向粉末颗粒中加入强酸或强碱溶液进行超声混合， 将所得混合物放入烘箱烘干后， 将所得干燥物放入加热设备中， 在惰性氛围下进行高温碳 化处理； （3） 将产物经过酸性溶液或碱性溶液中和为中性， 再清洗、 烘干、 研磨、 过筛， 即可制得 负极材料。 2.根据权利要求1所述的一种以畜禽粪便有机肥制备金属离子电池负极材料的方法， 其特征在于， 步骤 （1） 中， 所述固液分离采用的方法为倾析法、 过滤法、 离心分离法、 重力沉 降法的一种； 干固物的烘干方法为机 械脱水法、 加热干燥法或化学除湿法。 3.根据权利要求1所述的一种以畜禽粪便有机肥制备金属离子电池负极材料的方法， 其特征在于， 步骤 （1） 中， 烘干设备为除湿干燥器、 旋转轮式干燥器、 低压干燥器、 真空干燥 器或压缩空气干燥器等； 烘干温度为10 0‑150℃， 烘干 至物料水分含量＜2％。 4.根据权利要求1所述的一种以畜禽粪便有机肥制备金属离子电池负极材料的方法， 其特征在于， 步骤 （1） 中， 粉碎设备为齿式粉碎机、 锤式粉碎机、 刀式粉碎机、 涡轮式粉碎机、 压磨式粉碎机、 铣削式粉碎机或球磨机 。 5.根据权利要求1所述的一种以畜禽粪便有机肥制备金属离子电池负极材料的方法， 其特征在于， 步骤 （2） 中， 所述酸为盐酸、 硝酸、 硫酸、 磷酸、 草酸 或碳酸； 所述碱为氢氧化锂、 氢氧化钠、 氢 氧化钾或氨水； 所述 酸或碱的浓度为90~99％。 6.根据权利要求1所述的一种以畜禽粪便有机肥制备金属离子电池负极材料的方法， 其特征在于， 步骤 （2） 中， 所述酸或碱和 粉末颗粒的质量比为1~20： 100； 所述超声混合的时 间为1~3小时； 所述烘干采用鼓风干燥箱进 行干燥， 鼓风干燥箱温度为 100‑120℃， 烘干时间 为12小时。 7.根据权利要求1所述的一种以畜禽粪便有机肥制备金属离子电池负极材料的方法， 其特征在于， 步骤 （2） 中， 所述惰性气氛为氮气或氩气， 所述加热设备为微波炉、 马弗炉、 或 管式炉， 加热速率 为5‑10℃/min， 加热温度为10 00~1500℃， 保温时间为0.5~2h。 8.根据权利要求1所述的一种以畜禽粪便有机肥制备金属离子电池负极材料的方法， 其特征在于， 步骤 （3） 中， 所述酸性溶液为稀盐酸、 稀硫酸、 稀硝酸中的一种； 碱性溶液为氢 氧化钠、 氢氧化钾、 氨水溶液中的一种； 酸性溶液或碱性溶液的浓度<0.8 ％； 清洗溶液为纯 水、 超纯水、 去离子水或蒸馏水。 9.根据权利要求1所述的一种以畜禽粪便有机肥制备金属离子电池负极材料的方法， 其特征在于， 步骤 （3） 中， 所述烘干是采用真空干燥箱， 烘干温度为100 ‑120℃， 烘干时间为 12小时； 研磨时间为1 ‑2h， 过筛后颗粒尺寸>20 0目。 10.根据权利要求1所述的一种以畜禽粪便有机肥制备金属离子电池负极材料的方法， 其特征在于， 所述负极材料用于制备金属离子电池， 所述金属离子电池为锂离子电池、 钠离 子电池或钾离 子电池。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114132916 A 2一种以畜禽粪便有机肥制备 金属离子电池负极材料的方 法 技术领域 [0001]本发明属于新能源离子电池领域， 尤其涉及一种以畜禽粪便有机肥制备金属离子 电池负极材 料的方法。 背景技术 [0002]畜禽粪便含有蛋白质、 脂肪类、 有机酸、 纤维素、 半纤维素以及无机盐等， 其中机质 15‑25.5%， 同时含有丰富的氮0.5 ‑1.63%， 磷0.5～1.54%， 钾0.35～0.85%， 碳水化合物11%。 虽然畜禽粪便 粪肥能有效提高土壤肥沃性， 但是粪肥的隐患也不能忽视， 比如未腐熟粪肥， 特别是禽粪含盐分较重、 易使土壤盐化； 禽畜粪便中较多病菌、 虫卵、 杂草种子等， 容易给植 物带来不良影响， 引起病虫害； 含有重金属、 抗生素等， 会毒害植物， 影响农产品安全。 畜禽 粪便的常规处理方法就是将其直接排到土壤田地中， 目前还没有一种高附加值的处理方 法。 [0003]人们研究了许多具有各种结构的碳质离子电池负极材料， 如杂原子掺杂碳质材 料， 硬碳， 石墨烯和碳纤维。 在这些材料中， 三 维分级多孔碳材料具有较大的比表面积、 高导 电性、 良好的化学稳定性和低成本而成为商业离子电池的一种非常有前途的候选材料， 并 且具有高的离 子电池容 量和出色的循环稳定性。 [0004]传统方法中， 往往采用生物质原料制 备多孔碳负极材料， 但微量元素自身含量极 少， 需要额外添加氮源、 磷源材料。 将农业有机肥制备成电池材料 的方案， 目前还少有报道 现。 发明内容 [0005]根据上述领域的需求和不足， 本发明提供一种以畜禽粪便有机肥制备金属离子电 池负极材 料的方法。 [0006]为了实现上述目的， 本发明采用的技 术方案如下： 一种以畜禽粪便有机肥制备 金属离子电池负极材 料的方法， 包括如下步骤： （1） 将养殖场收集来的禽畜粪便进行固液分离， 输出干固物并烘干， 再将干固物进 行清洗、 再次烘干 干燥、 粉碎成5 0～80目的粉末颗粒； （2） 向粉末颗粒中加入强酸或强碱溶液进行超声混合， 将所得混合物放入烘箱烘 干后， 将所 得干燥物放入加热设备中， 在惰性氛围下进行高温碳 化处理； （3） 将产物经过酸性溶液或碱性溶液中和为中性， 再清洗、 烘干、 研磨、 过筛， 即可 制得负极材 料， 可用于相关金属离 子电池。 [0007]步骤 （1） 中， 所述固液分离采用的方法为倾析法、 过滤法、 离心分离法、 重力沉降法 的一种； 干固物的烘干方法为机 械脱水法、 加热干燥法、 化学除湿法等。 [0008]步骤 （1） 中， 烘干设备为除湿干燥器、 旋转轮式干燥器、 低压干燥器、 真空干燥器、 压缩空气干燥器等； 烘干温度为10 0‑150℃， 水分含量＜2％。 [0009]步骤 （1） 中， 干固物清洗是用清水清洗， 再次烘干干燥的工艺同第一次； 粉碎设备说　明　书 1/3 页 3 CN 114132916 A 3