农作物秸秆分级处理制备环保可再生锌离子电池的方法与流程

技术特征：
1.一种农作物秸秆分级处理制备环保可再生锌离子电池的方法，其特征在于：该方法以农作物秸秆为前驱体，通过对其进行化学分级处理，得到具有不同功能的木质素、纤维素和生物碳，进而制备基于木质素、纤维素和生物碳的锌离子电池的正极、凝胶/固态电解质和表面修饰的锌负极，最终得到具有环保可再生功能的锌离子电池；具体包括如下步骤：(1)把农作物秸秆粉碎至粉末状，进而用酸或碱把粉末状农作物秸秆进行预处理和分级提取，依次得到木质素、纤维素和半纤维素；把预处理和分级提取得到的废料进行分步碳化得到生物碳；(2)把得到的木质素和生物碳用于制备锌离子电池复合正极；把得到的纤维素和锌盐制备凝胶/固态锌离子电池电解质；用纤维素涂覆锌负极得到具有纤维素修饰的锌离子电池负极；(3)把步骤(2)得到的锌离子电池复合正极、凝胶/固态锌离子电池电解质和纤维素修饰的锌离子电池负极组装成具有可再生功能的锌离子电池。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述农作物秸秆为小麦秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆、大豆秸秆、棉花秸秆或高粱秸秆中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的酸为硫酸、盐酸、磷酸和硝酸中的一种或几种；碱为氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化钾和氨水中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中的木质素与生物碳的质量比为(1～5):1。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中纤维素与锌盐的质量比为(2～50):1；锌盐为硫酸锌、氯化锌或三氟甲烷磺酸锌中的一种。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中纤维素需配置成质量分数为5％～20％的水溶液，而后通过旋涂的方式在锌负极表面进行修饰。7.根据权利要求1～6任一所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)得到的锌离子电池具有100％的环保可再生功能，即达到使用寿命后，锌负极中的金属锌可以回收利用；正极和电解质中的组分也能碳化实现循环利用，从而实现电池的100％循环利用。8.根据权利要求1～6任一所述的方法制得的环保可再生的锌离子电池。9.根据权利要求8所述的锌离子电池，其特征在于：电池比容量高于150mahg
‑1，电压平台高，倍率性能好，且循环性能优异。

技术总结
本发明涉及一种农作物秸秆分级处理制备环保可再生锌离子电池的方法，该方法以农作物秸秆为前驱体，通过对农作物秸秆进行化学分级处理，得到具有不同功能的木质素、纤维素和生物碳，进而制备基于木质素、纤维素和生物碳的锌离子电池正极、凝胶/固态电解质和表面修饰的锌负极，最终得到具有环保可再生功能的锌离子电池；该法克服了常规制备锌离子电池电极材料和电解质时存在的经济成本高和无法循环利用的问题，得到具有100％环保可再生特性的锌离子电池，比容量高于150mAhg


技术研发人员：丁军伟 王诗文 古林青 方少明 吴诗德 姬东方 曹小玉 冯朴 赖智龙 张航 闫继 韩莉锋 郭东杰
受保护的技术使用者：郑州轻工业大学
技术研发日：2021.07.12
技术公布日：2021/10/23