CN106848245A - 氮掺杂石墨化介孔碳/氧化锌负极材料的制备方法 - Google Patents

氮掺杂石墨化介孔碳/氧化锌负极材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106848245A
CN106848245A CN201710113356.XA CN201710113356A CN106848245A CN 106848245 A CN106848245 A CN 106848245A CN 201710113356 A CN201710113356 A CN 201710113356A CN 106848245 A CN106848245 A CN 106848245A
Authority
CN
China
Prior art keywords
doping
graphite
zinc oxide
mixture
graphitized
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710113356.XA
Other languages
English (en)
Inventor
伍伟
焦奇方
杨泛明
黎明旭
许辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen OptimumNano Energy Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen OptimumNano Energy Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen OptimumNano Energy Co Ltd filed Critical Shenzhen OptimumNano Energy Co Ltd
Priority to CN201710113356.XA priority Critical patent/CN106848245A/zh
Publication of CN106848245A publication Critical patent/CN106848245A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/366—Composites as layered products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/587—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/027—Negative electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

一种氮掺杂有序介孔石墨/氧化锌负极材料的制备方法，包括如下步骤：制备氨基化脂肪酸乙醇溶液；制备氮掺杂有序介孔石墨前驱体复合材料；将氮掺杂有序介孔石墨前驱体复合材料在氮气保护下热处理后，冷却得到有序介孔硅/氮掺杂石墨化碳复合材料；将有序介孔硅/氮掺杂石墨化碳复合材料加入氢氧化钠溶液中搅拌后，沉淀去掉上层液，将下层沉淀物经去离子水洗涤烘干，得到氮掺杂石墨化有序介孔碳；称取氯化锌溶解于乙醇溶液中形成氯化锌乙醇溶液，将氮掺杂石墨化有序介孔碳加入到氯化锌乙醇溶液中，进行搅拌后挥发得到第一产物，最后焙烧，冷却得到氮掺杂石墨化有序介孔碳/氧化锌负极材料。

Description

氮掺杂石墨化介孔碳/氧化锌负极材料的制备方法
【技术领域】
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种氮掺杂石墨化介孔碳/氧化锌负极材料的制备方法。
【背景技术】
目前锂电池主要采用石墨类材料作为锂电池的负极材料，一方面，石墨类材料的层状结构易导致电解液溶剂离子的共嵌入，进而引起石墨层状结构的破坏，对电解液的选择性较高，大电流放电性能差；另一方面，在首次充放电过程中，溶剂化的锂离子会插入到石墨层间，还原分解产生新的物质，当它们产生应力超过石墨层间微弱的范德华力时，就会引起石墨体积膨胀，可直接导致石墨层的坍塌，从而影响石墨负极材料的循环稳定性和库伦效率。因此需要对石墨材料进行改性处理，目前对石墨材料采用较多的是包覆法，掺杂元素法，氧化还原法等表面改性方法。第一，包覆法是通过表面包覆，制备核壳结构C/C复合材料，一方面，通过表面包覆减小石墨的外表面积，从而减少因石墨过大的外表面积形成过多的SEI膜消耗额外的锂，提高材料的首次库仑效率；另一方面，通过表面包覆减少石墨外表面的活性点，使表面性质均一，避免溶剂的共嵌入，减少不可逆容量、减少溶剂共嵌入、提高电极的电化学性能。第二，掺杂元素法是在石墨材料中，有选择地掺入某些金属元素，或非金属元素，将改变石墨微观结构和电子状态，进而影响到石墨负极的嵌锂行为。目前元素的掺杂石墨改性可分为以下三类：1、元素掺杂对锂无化学和电化学活性，但可以改进石墨类材料的结构；2、掺杂元素是储锂活性物质，可与石墨类材料形成复合活性物质，发挥二者协同效应；3、掺杂元素无储锂活性，但可以增强石墨类材料的导电性，使电子更均匀分布在石墨颗粒表面，减小极化，从而改善其大电流充放电性能。第三，氧化还原法主要是在不规整电极界面(锯齿位和摇椅位)处生成酸性基团(如-OH，-COOH等)，嵌锂前这些基团可以阻止溶剂分子的共嵌入并提高电极/电解液间的润湿性，减小界面阻抗，首次嵌锂时转变为羧酸锂盐和表面-OLi基团，形成稳定的SEI膜。无论是包覆法、掺杂元素法及氧化法都能够在不同程度改变石墨的界面性质和电子状态，降低表面溶剂分解反应的活性，从而提高石墨负极材料的脱锂容量，提高石墨负极的导电性和锂的扩散速率，改善大电流充放电性能和循环性能。虽然这些方法可以从不同角度对石墨性能进行改善，但是单一的方法对石墨性能的改进比较局限，采用两种及两种以上的方法相结合，对石墨进行改性，得到的石墨比单一方法改性石墨性能更优异。
鉴于此，实有必要提供一种新型的氮掺杂石墨化介孔碳/氧化锌负极材料的制备方法来克服以上缺陷。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种氮掺杂石墨化介孔碳/氧化锌负极材料的制备方法，所制备的氮掺杂石墨化介孔碳/氧化锌负极材料，不仅孔径有序均一，有利于锂离子在材料内部迁移传输，而且能吸收应力，防止在充放电过程中石墨结构的剥离，粉化，提高锂离子迁移速率。
为了实现上述目的，本发明提供一种氮掺杂有序介孔石墨/氧化锌负极材料的制备方法，包括如下步骤：
①先称取7～8g的脂肪酸和称取一定质量的有机胺化合物溶于无水乙醇溶剂中形成混合液，然后将混合液置于容器中混合均匀，最后往混合液中加入催化剂或缩合剂反应后，提纯得到氨基化脂肪酸乙醇溶液；
②先称取5～6g的有序介孔硅均匀分散于无水乙醇溶剂中形成悬浮液，然后往悬浮液中加入氨基化脂肪酸乙醇溶液形成第一混合物，再将第一混合物经超声分散后置于烘箱中在第一预设温度下干燥第一预设时间得到固体粉末，再将固体粉末置于在氮气保护下的容器中，且在第二预设温度下热处理第二预设时间后，最后冷却取出得到氮掺杂有序介孔石墨前驱体复合材料；
③先将②中得到的氮掺杂有序介孔石墨前驱体复合材料置于在氮气保护下的容器中，然后在第三预设温度下热处理第三预设时间后，最后在氮气保护下自然冷却，得到有序介孔硅/氮掺杂石墨化碳复合材料；
④先配置浓度1.0mol/L～1.5mol/L的氢氧化钠溶液，然后将有序介孔硅/氮掺杂石墨化碳复合材料加入氢氧化钠溶液中形成第二混合物，再将第二混合物在室温下搅拌第三预设时间使其充分接触反应后，静置自然沉淀去掉上层清液，再将下层黑色沉淀物经去离子水稀释过滤后经洗涤烘干后，得到氮掺杂石墨化有序介孔碳；
⑤先称取1.0～1.8g氯化锌溶解于乙醇溶液中形成氯化锌乙醇溶液，然后将得到的氮掺杂石墨化有序介孔碳加入到氯化锌乙醇溶液中形成第三混合物，再将第三混合物在室温下进行超声搅拌分散，再将分散后的第三混合物转移至容器中使乙醇挥发得到第一产物，最后将第一产物在空气氛围中高温焙烧，待第一产物冷却后取出，得到氮掺杂石墨化有序介孔碳/氧化锌负极材料。
具体的，步骤①中的所述脂肪酸可以是硬脂酸、月桂酸、肉豆蔻酸中的一种。
具体的，步骤①中的所述锌源可以是氯化锌、硝酸锌、硫酸锌及磷酸锌中的一种。
具体的，步骤①中的所述有机胺化合物可以是乙二胺、苯甲胺、己二胺中的一种。
具体的，步骤②中所述的第一预设温度为：85℃～120℃，第一预设时间：1h～2h；第二预设温度为：200℃～400℃，第二预设时间为：6h-8h。
具体的，步骤③中所述的第三预设温度为：1000℃-1200℃，第三预设时间为：4h～6h。
具体的，步骤④中所述的第三预设时间为：2h～3h。
与现有技术相比，本发明实施例得到的氮掺杂石墨化有序介孔碳/氧化锌负极材料孔径有序均一，有利于锂离子在材料内部迁移传输，能吸收应力，提高锂电池的循环寿命；防止在充放电过程中石墨结构的剥离，粉化，提高锂离子迁移速率。另外，应用本发明实施例得到的氮掺杂石墨化有序介孔碳/氧化锌负极材料制备的锂电池的低温充电性能和循环性能效果良好。
【附图说明】
图1为本发明实施例1所制备的氮掺杂石墨化有序介孔碳的TEM图。
图2为本发明实施例1所制备的氮掺杂石墨化有序介孔碳的XRD图。
图3为本发明实施例1所制备的氮掺杂石墨化有序介孔碳/氧化锌负极材料和传统石墨材料的SEM图。
图4为应用本发明实施例1得到的氮掺杂石墨化有序介孔碳/氧化锌负极材料材料(A)制成的锂电池与传统石墨材料(B)制成的锂电池在-20℃下0.5C的倍率下的充电性能对比图。
图5为应用本发明实施例1得到的氮掺杂石墨化有序介孔碳/氧化锌负极材料制成的锂电池与传统石墨材料制成的锂电池在常温下3C倍率下的循环性能对比图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。
本发明提供一种氮掺杂有序介孔石墨/氧化锌负极材料的制备方法，包括如下步骤：
①先称取7～8g的脂肪酸和称取一定质量的有机胺化合物溶于无水乙醇溶剂中形成混合液，然后将混合液置于容器中混合均匀，最后往混合液中加入催化剂或缩合剂反应后，提纯得到氨基化脂肪酸乙醇溶液。
②先称取5～6g的有序介孔硅均匀分散于无水乙醇溶剂中形成悬浮液，然后往悬浮液中加入氨基化脂肪酸乙醇溶液形成第一混合物，再将第一混合物经超声分散后置于烘箱中在第一预设温度下干燥第一预设时间得到固体粉末，再将固体粉末置于在氮气保护下的容器中，且在第二预设温度下热处理第二预设时间后，最后冷却取出得到氮掺杂有序介孔石墨前驱体复合材料。
③先将②中得到的氮掺杂有序介孔石墨前驱体复合材料置于在氮气保护下的容器中，然后在第三预设温度下热处理第三预设时间后，最后在氮气保护下自然冷却，得到有序介孔硅/氮掺杂石墨化碳复合材料。
④先配置浓度1.0mol/L～1.5mol/L的氢氧化钠溶液，然后将有序介孔硅/氮掺杂石墨化碳复合材料加入氢氧化钠溶液中形成第二混合物，再将第二混合物在室温下搅拌第三预设时间使其充分接触反应后，静置自然沉淀去掉上层清液，再将下层黑色沉淀物经去离子水稀释过滤后经洗涤烘干后，得到氮掺杂石墨化有序介孔碳。
⑤先称取1.0～1.8g氯化锌溶解于乙醇溶液中形成氯化锌乙醇溶液，然后将得到的氮掺杂石墨化有序介孔碳加入到氯化锌乙醇溶液中形成第三混合物，再将第三混合物在室温下进行超声搅拌分散，再将分散后的第三混合物转移至容器中使乙醇挥发得到第一产物，最后将第一产物在空气氛围中高温焙烧，待第一产物冷却后取出，得到氮掺杂石墨化有序介孔碳/氧化锌负极材料。
具体的，步骤①中的所述脂肪酸可以是硬脂酸、月桂酸、肉豆蔻酸中的一种。
具体的，步骤①中的所述锌源可以是氯化锌、硝酸锌、硫酸锌及磷酸锌中的一种。
具体的，步骤①中的所述有机胺化合物可以是乙二胺、苯甲胺、己二胺中的一种。
具体的，步骤②中所述的第一预设温度为：85℃～120℃，第一预设时间：1h～2h；第二预设温度为：200℃～400℃，第二预设时间为：6h-8h。
具体的，步骤③中所述的第三预设温度为：1000℃-1200℃，第三预设时间为：4h～6h。
具体的，步骤④中所述的第三预设时间为：2h～3h。
实施例：
实施例1：
①先称取7.5g硬脂酸和称取3.0g乙二胺溶于无水乙醇溶剂中形成混合液，然后将混合液置于容器中均匀混合，最后往混合液中加入2～3滴浓硫酸经回流反应4h后，提纯后得到氨基化脂肪酸乙醇溶液。
②先称取5g有序介孔硅均匀分散于无水乙醇溶液中形成悬浮液，然后往悬浮液中加入8g氨基化脂肪酸乙醇溶液形成第一混合物，再将第一混合物经超声分散1h后置于烘箱中在120℃下热处理1h得到固体粉末，再将固体粉末置于在氮气保护下的容器中，且在温度为300℃下热处理6后，最后冷却得到氮掺杂有序介孔石墨前驱体复合材料。
③将②中所得的氮掺杂有序介孔石墨前驱体复合材料置于在氮气保护下的容器中，然后在温度为1000℃下热处理5h后，最后在氮气保护下自然冷却，得到有序介孔硅/氮掺杂石墨化碳复合材料。
④先配置浓度1.5mol/L的氢氧化钠溶液，然后将有序介孔硅/氮掺杂石墨化碳复合材料加入氢氧化钠溶液中形成第二混合物，再将第二混合物在室温下搅拌3h使其充分接触反应后静置自然沉淀去掉上层清液，再将下层黑色沉淀物经去离子水稀释过滤经洗涤烘干后，得氮掺杂石墨化有序介孔碳。
⑤先称取1.2g氯化锌溶解于25mL乙醇溶液中形成氯化锌乙醇溶液，然后将得到的氮掺杂石墨化有序介孔碳加入到氯化锌乙醇溶液中形成第三混合物，再将第三混合物在室温下进行超声搅拌分散，再将分散后的第三混合物转移至容器中使乙醇挥发得到第一产物，最后将第一产物在空气氛围中高温焙烧，待第一产物冷却后取出，得到氮掺杂石墨化有序介孔碳/氧化锌负极材料。
实施例2：
①先称取8.0g月桂酸和称取3.5g己二胺溶于无水乙醇溶剂中形成混合液，然后将混合液置于容器中均匀混合，最后往混合液中加入2～3滴浓硫酸经回流反应4h后，提纯后得到氨基化脂肪酸乙醇溶液。
②先称取6g的有序介孔硅均匀分散于无水乙醇溶液中形成悬浮液，然后往悬浮液中加入8g氨基化脂肪酸乙醇溶液形成第一混合物，再将第一混合物经超声分散1h后置于烘箱中在110℃下热处理1h得到固体粉末，再将固体粉末置于在氮气保护下的容器中，且在温度350℃下热处理6h，最后冷却得到氮掺杂有序介孔石墨前驱体复合材料。
③先将②中所得的氮掺杂有序介孔石墨前驱体复合材料置于在氮气保护下的容器中，然后在1000℃的温度下热处理6h，最后在氮气保护下自然冷却，得到有序介孔硅/氮掺杂石墨化碳复合材料。
④先配置浓度1.0mol/L的氢氧化钠溶液，然后将有序介孔硅/氮掺杂石墨化碳复合材料加入氢氧化钠中形成第二混合物，再将第二混合物在室温下搅拌3h使其充分接触反应后，静置自然沉淀去掉上层清液，将下层黑色沉淀物经去离子水稀释过滤经洗涤烘干后，得到氮掺杂石墨化有序介孔碳。
⑤先称取1.8g氯化锌溶解于30mL乙醇溶液中形成氯化锌乙醇溶液，然后将得到的氮掺杂石墨化有序介孔碳加入到氯化锌乙醇溶液中形成第三混合物，再将第三混合物在室温下进行超声搅拌分散，将分散后的第三混合物转移至容器中使乙醇挥发得到第一产物，最后将第一产物在空气氛围中高温焙烧，待第一产物冷却至室温后取出，得到氮掺杂石墨化有序介孔碳/氧化锌负极材料。
实施例3：
①先称取7.5g肉豆蔻酸和称取3.5g苯甲胺溶于无水乙醇溶剂中形成混合液，然后将混合液置于容器中均匀混合，最后往混合液中滴加2～3滴浓硫酸经回流反应4h后，提纯后得到氨基化脂肪酸乙醇溶液。
②先称取6g有序介孔硅均匀分散于无水乙醇溶液中形成悬浮液，然后往悬浮液中加入7g氨基化脂肪酸乙醇溶液形成第一混合物，再将第一混合物经超声分散后置于烘箱中在110℃温度下干燥1h得到固体粉末，再将固体粉末置于在氮气保护下的容器中，且在温度为350℃下热处理6h后，最后冷却取出，得到氮掺杂有序介孔石墨前驱体复合材料。
③先将②中得到的氮掺杂有序介孔石墨前驱体复合材料置于氩气保护下的容器中，然后在1000℃的温度下热处理6h，最后在氮气保护下自然冷却，得到有序介孔硅/氮掺杂石墨化碳复合材料。
④先配置浓度1.2mol/L的氢氧化钠溶液，然后将有序介孔硅/氮掺杂石墨化碳复合材料加入氢氧化钠溶液中形成第二混合物，再将第二混合物在室温下搅拌3h使其充分接触反应后静置自然沉淀去掉上层清液，再将下层黑色沉淀物经去离子水稀释过滤经洗涤烘干后得氮掺杂石墨化有序介孔碳。
⑤先称取1.2g氯化锌溶解于25mL乙醇溶液中形成氯化锌乙醇溶液，然后将得到的氮掺杂石墨化有序介孔碳加入到氯化锌乙醇溶液中形成第三混合物，再将第三混合物在室温下进行超声搅拌分散，再将分散后的第三混合物转移至容器中使乙醇挥发得到第一产物，最后将第一产物在空气氛围中高温焙烧，待第一产物温度冷却至室温后取出，得到氮掺杂石墨化有序介孔碳/氧化锌负极材料。
图1为本发明实施例1所制备的氮掺杂石墨化有序介孔碳的TEM图。图2为本发明实施例1所制备的氮掺杂石墨化有序介孔碳的XRD图。图3为本发明实施例1所制备的氮掺杂石墨化有序介孔碳/氧化锌负极材料(左图)和传统石墨材料(右图)的SEM图。图4为应用本发明实施例1得到的氮掺杂石墨化有序介孔碳/氧化锌负极材料(A)制成的锂电池与传统石墨材料(B)制成的锂电池在-20℃下0.5C的倍率下的充电性能对比图。图5为应用本发明实施例1得到的氮掺杂石墨化有序介孔碳/氧化锌负极材料制成的锂电池与传统石墨材料制成的锂电池在常温下3C倍率下的循环性能对比图。
由图1至图5可知，所制备的氮掺杂石墨化有序介孔碳，一方面结构较完整，未出现明显的结构缺陷和裂痕，孔径分布在5～10nm之间，具有统一的方向性，氮掺杂有序介孔碳石墨化程度较高，有利于锂离子电池低温充电，从而提高锂离子电池循环寿命；另一方面，氮掺杂石墨化有序介孔碳相对于传统石墨，本发明所制备的氮掺杂石墨化有序介孔碳/氧化锌负极材料表面光滑，呈规则的球形，且粒径尺寸较为均一，能提高首次放电效率和负极材料的振实密度；碳材料经过氧化锌包覆后，提高了导电率，有利于提高锂电池的低温充电和循环性能。另外，应用本发明方法制备的氮掺杂石墨化有序介孔碳/氧化锌负极材料的锂电池在-20℃下0.5C的倍率下的充电性能优于传统石磨制备的锂电池的充电性能，应用本发明方法制备的氮掺杂石墨化有序介孔碳/氧化锌负极材料的锂电池在常温下3C倍率下的循环性能也优于传统石磨制备的锂电池的循环性能。
综上所述，本发明实施例得到的氮掺杂石墨化有序介孔碳/氧化锌负极材料孔径有序均一，有利于锂离子在材料内部迁移传输，能吸收应力，提高锂电池的循环寿命；防止在充放电过程中石墨结构的剥离，粉化，提高锂离子迁移速率。另外，应用本发明实施例得到的氮掺杂石墨化有序介孔碳/氧化锌负极材料制备的锂电池的低温充电性能和循环性能效果良好。
本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (7)

1.一种氮掺杂有序介孔石墨/氧化锌负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
①先称取7～8g的脂肪酸和称取一定质量的有机胺化合物溶于无水乙醇溶剂中形成混合液，然后将混合液置于容器中混合均匀，最后往混合液中加入催化剂或缩合剂反应后，提纯得到氨基化脂肪酸乙醇溶液；
②先称取5～6g的有序介孔硅均匀分散于无水乙醇溶剂中形成悬浮液，然后往悬浮液中加入氨基化脂肪酸乙醇溶液形成第一混合物，再将第一混合物经超声分散后置于烘箱中在第一预设温度下干燥第一预设时间得到固体粉末，再将固体粉末置于在氮气保护下的容器中，且在第二预设温度下热处理第二预设时间后，最后冷却取出得到氮掺杂有序介孔石墨前驱体复合材料；
③先将②中得到的氮掺杂有序介孔石墨前驱体复合材料置于在氮气保护下的容器中，然后在第三预设温度下热处理第三预设时间后，最后在氮气保护下自然冷却，得到有序介孔硅/氮掺杂石墨化碳复合材料；
④先配置浓度1.0mol/L～1.5mol/L的氢氧化钠溶液，然后将有序介孔硅/氮掺杂石墨化碳复合材料加入氢氧化钠溶液中形成第二混合物，再将第二混合物在室温下搅拌第三预设时间使其充分接触反应后，静置自然沉淀去掉上层清液，再将下层黑色沉淀物经去离子水稀释过滤后经洗涤烘干后，得到氮掺杂石墨化有序介孔碳；
⑤先称取1.0～1.8g氯化锌溶解于乙醇溶液中形成氯化锌乙醇溶液，然后将得到的氮掺杂石墨化有序介孔碳加入到氯化锌乙醇溶液中形成第三混合物，再将第三混合物在室温下进行超声搅拌分散，再将分散后的第三混合物转移至容器中使乙醇挥发得到第一产物，最后将第一产物在空气氛围中高温焙烧，待第一产物冷却后取出，得到氮掺杂石墨化有序介孔碳/氧化锌负极材料。
2.根据权利要求1所述的锂电池负极材料氮掺杂有序介孔石墨/氧化锌的制备方法，其特征在于：步骤①中的所述脂肪酸可以是硬脂酸、月桂酸、肉豆蔻酸中的一种。
3.根据权利要求1所述的锂电池负极材料氮掺杂有序介孔石墨/氧化锌的制备方法，其特征在于：步骤①中的所述锌源可以是氯化锌、硝酸锌、硫酸锌及磷酸锌中的一种。
4.根据权利要求1所述的锂电池负极材料氮掺杂有序介孔石墨/氧化锌的制备方法，其特征在于：步骤①中的所述有机胺化合物可以是乙二胺、苯甲胺、己二胺中的一种。
5.根据权利要求1所述的锂电池负极材料氮掺杂有序介孔石墨/氧化锌的制备方法，其特征在于：步骤②中所述的第一预设温度为：85℃～120℃，第一预设时间：1h～2h；第二预设温度为：200℃～400℃，第二预设时间为：6h-8h。
6.根据权利要求1所述的锂电池负极材料氮掺杂有序介孔石墨/氧化锌的制备方法，其特征在于：步骤③中所述的第三预设温度为：1000℃-1200℃，第三预设时间为：4h～6h。
7.根据权利要求1所述的锂电池负极材料氮掺杂有序介孔石墨/氧化锌的制备方法，其特征在于：步骤④中所述的第三预设时间为：2h～3h。
CN201710113356.XA 2017-02-28 2017-02-28 氮掺杂石墨化介孔碳/氧化锌负极材料的制备方法 Pending CN106848245A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710113356.XA CN106848245A (zh) 2017-02-28 2017-02-28 氮掺杂石墨化介孔碳/氧化锌负极材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710113356.XA CN106848245A (zh) 2017-02-28 2017-02-28 氮掺杂石墨化介孔碳/氧化锌负极材料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106848245A true CN106848245A (zh) 2017-06-13

Family

ID=59137719

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710113356.XA Pending CN106848245A (zh) 2017-02-28 2017-02-28 氮掺杂石墨化介孔碳/氧化锌负极材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106848245A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107611378A (zh) * 2017-08-23 2018-01-19 北京航空航天大学 一种锌基电池用含氮复合材料及其制备方法
CN109052366A (zh) * 2018-09-27 2018-12-21 北京长城华冠汽车科技股份有限公司 一种氮掺杂多孔道中空碳纳米球复合材料的制备方法
CN109119606A (zh) * 2018-08-02 2019-01-01 天能电池集团有限公司 一种纳米铅沉积多级孔结构碳复合材料的制备方法及应用
EP3435451A1 (en) * 2017-07-25 2019-01-30 Optimumnano Energy Co., Ltd Method for preparing composite negative electrode material for lithium ion battery
CN109698343A (zh) * 2018-12-29 2019-04-30 南通沃德材料科技有限公司 一种纳米铅沉积多级孔结构碳复合材料的制备方法及应用

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3435451A1 (en) * 2017-07-25 2019-01-30 Optimumnano Energy Co., Ltd Method for preparing composite negative electrode material for lithium ion battery
CN107611378A (zh) * 2017-08-23 2018-01-19 北京航空航天大学 一种锌基电池用含氮复合材料及其制备方法
CN109119606A (zh) * 2018-08-02 2019-01-01 天能电池集团有限公司 一种纳米铅沉积多级孔结构碳复合材料的制备方法及应用
CN109052366A (zh) * 2018-09-27 2018-12-21 北京长城华冠汽车科技股份有限公司 一种氮掺杂多孔道中空碳纳米球复合材料的制备方法
CN109698343A (zh) * 2018-12-29 2019-04-30 南通沃德材料科技有限公司 一种纳米铅沉积多级孔结构碳复合材料的制备方法及应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105098185B (zh) 复合负极材料及其制备方法、锂离子二次电池负极极片和锂离子二次电池
CN105355870B (zh) 膨胀石墨与纳米硅复合材料及其制备方法、电极片、电池
CN106935860B (zh) 一种碳插层v2o3纳米材料、其制备方法和应用
CN106848245A (zh) 氮掺杂石墨化介孔碳/氧化锌负极材料的制备方法
CN104425808B (zh) 一种锂离子电池复合型负极材料及其制备方法和锂离子电池
CN103022436B (zh) 电极复合材料的制备方法
CN107706360A (zh) 一种锂离子电池复合负极材料的制备方法
CN108878849A (zh) 富锂氧化物的合成工艺及含该富锂氧化物的锂离子电池
CN109449428A (zh) 一种氮掺杂碳包覆混合石墨复合材料及其制备方法和在锂离子电池中的应用
CN104617281A (zh) 一种钠离子电池锑/掺氮碳纳米片负极复合材料的制备方法
CN112909234A (zh) 一种锂负极或钠负极的制备方法与应用
CN107634207A (zh) 一种硅镶嵌氧化还原石墨烯/石墨相氮化碳复合材料及其制备和应用
CN106558729B (zh) 一种石墨烯作为正极浆料导电剂的锂离子电池
CN105514432B (zh) 一种磷酸铁锂复合正极材料及其制备方法
CN110429277B (zh) 一种高压实高倍率性能的磷酸铁锂正极材料的制备方法
CN112271325A (zh) 一种三维固态锂电池及其制备方法
CN104393275A (zh) 一种碳包覆钛酸锂电池材料的制备方法
CN109244458A (zh) 三维网状多孔石墨烯/磷酸铁锂复合正极材料及制备方法
CN109148851A (zh) 一种双碳结构修饰的硅碳复合负极材料及其制备方法
CN104362318B (zh) 一种制备微孔球结构的硅酸亚铁锂/碳复合正极材料的方法
CN107946548B (zh) 储锂铁氧化物与碳复合的锂离子电池负极材料的制备方法
CN105489884B (zh) 化学还原氧化石墨烯/镁改善镍钴锰酸锂电化学性能的方法
CN104637701A (zh) 一种石墨烯基五氧化二钒纳米线超级电容电极材料的制备方法
CN105826552A (zh) 一种石墨烯复合的钴酸锂正极材料的制备方法
CN105680007B (zh) 一种掺杂型石墨烯改性钛酸锂复合负极材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20170613

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication