CN109962238A - 金属化合物颗粒材料表面原位制备碳/氮复合保护膜方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种金属化合物颗粒材料表面原位制备碳/氮复合保护膜方法。本发明属于化学电源技术领域。一种金属化合物颗粒材料表面原位制备碳/氮复合保护膜方法，其特点是：金属化合物颗粒材料表面原位制备碳/氮复合保护膜方法是将金属化合物颗粒与表面活性剂分散于溶剂中，超声分散使得金属化合物与表面活性剂均匀分散；加入碳源单体、氮源单体以及聚合反应引发剂，搅拌反应；然后离心、去离子水洗涤；所得产物烘干；在氩气保护下高温处理，得到具有碳/氮复合保护膜包覆的金属化合物材料。本发明具有可控性良好、批次稳定性好，在大规模生产中具有非常好的应用前景等优点。
Description
技术领域
本发明属于化学电源技术领域，特别是涉及一种金属化合物颗粒材料表面原位制备碳/氮复合保护膜方法。
背景技术
二次锂电池是化学电源的重要分支，与传统铅酸电池、镍氢电池等相比，二次锂电池具有更高的功率密度、更长的循环寿命。现有二次锂电池的锂离子电池锂离子电池具有能量密度高、输出电压高、无记忆效应和环境污染小等优点，得到越来越广泛的应用，不仅可以应用于各种便携式电子器件，同时在作为电动汽车动力电池等新能源技术领域也有巨大的应用市场。对于锂离子电池负极来说，目前商用的负极材料主要为石墨类材料，石墨材料具有嵌锂平台电位低、结构稳定性好、电化学循环稳定性好等优点。但是石墨本身的理论容量较低，仅有372mAh/g。因此近年来，研究者们又继续开发寻找高容量可替代的负极材料。除了硅基负极材料，各类金属化合物也是人们重点研究对象。其中，金属氧化物类材料，如SnO2，Co3O4，Fe3O4等，由于它们的理论比容量都很高(500-1000mAh/g)，并且放电平台电位较低(～0.8V)，因此与石墨材料相比，金属氧化物有望提供更高的能量密度，在新型二次锂电池器件中具有非常大的应用潜力。
目前，这类金属化合物在作为二次锂电池活性材料使用时，在充放电循环过程中，由于材料本身导电性差、体积膨胀、颗粒团聚等因素，容易造成SEI膜较厚、首次库伦效率低和较差的循环性能等问题，限制了其实际应用。目前大量研究主要集中在利用掺杂包覆、结构和形貌设计以及与其他功能材料复合来改善材料的循环性能和倍率性能。其中，包覆是最为常用的改性方式之一，目前主要的包覆方式是对金属化合物材料颗粒进行碳包覆，利用碳层良好的导电性能来提升材料的倍率性能，碳层的存在同时可以有效阻止颗粒间的团聚并减小材料的体积膨胀效应。传统的包覆一般是通过碳源分子和金属化合物颗粒机械混合或溶液共混进而高温碳化实现碳层包覆，其缺点是碳包覆层不均匀且不易实现表面碳包覆层结构特性的可控调节。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种金属化合物颗粒材料表面原位制备碳/氮复合保护膜方法。
本发明的目的是提供一种可控性良好、批次稳定性好，在大规模生产中具有非常好的应用前景等特点的金属化合物颗粒材料表面原位制备碳/氮复合保护膜方法。
本发明通过溶液原位聚合的方法在金属化合物表面聚合生成一层致密均匀的碳/氮保护膜，这种原位聚合的方法可以通过改变所使用的碳源小分子单体、氮源小分子单体的用量有效控制所生成碳/氮保护膜的组成和厚度，该方法可控性良好、批次稳定性好，在大规模生产中具有非常好的应用前景。
本发明原位制备碳/氮复合保护膜的方法：将金属化合物颗粒与表面活性剂分散于溶剂中，超声分散使得金属化合物与表面活性剂均匀分散；加入一定量的碳源小分子单体、氮源小分子单体以及聚合反应引发剂，继续在一定温度下搅拌反应；进而离心、去离子水洗；将所得产物烘干；在氩气保护下于管式炉中高温处理，可得具有碳/氮复合保护膜包覆的金属化合物材料。
本发明金属化合物颗粒材料表面原位制备碳/氮复合保护膜方法所采取的技术方案是：
一种金属化合物颗粒材料表面原位制备碳/氮复合保护膜方法，其特点是：金属化合物颗粒材料表面原位制备碳/氮复合保护膜方法是将金属化合物颗粒与表面活性剂分散于溶剂中，超声分散使得金属化合物与表面活性剂均匀分散；加入碳源单体、氮源单体以及聚合反应引发剂，搅拌反应；然后离心、去离子水洗涤；所得产物烘干；在氩气保护下高温处理，得到具有碳/氮复合保护膜包覆的金属化合物材料。
本发明金属化合物颗粒材料表面原位制备碳/氮复合保护膜方法还可以采用如下技术方案：
所述的金属化合物颗粒材料表面原位制备碳/氮复合保护膜方法，其特点是：金属化合物为Fe2O3、Fe3O4、MoO3、WO2、TiO2、Nb2O5、CoO、Co3O4、NiO、V2O5、MoS2、TiS2、TiC中的一种或多种组合。
所述的金属化合物颗粒材料表面原位制备碳/氮复合保护膜方法，其特点是：碳源单体为植酸、琼脂糖、聚乙烯醇、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯中的一种或多种组合。
所述的金属化合物颗粒材料表面原位制备碳/氮复合保护膜方法，其特点是：氮源单体为苯胺、对苯二胺、间苯二胺、吡咯中的一种或多种组合。
所述的金属化合物颗粒材料表面原位制备碳/氮复合保护膜方法，其特点是：引发剂为过硫酸铵或偶氮异丁二腈。
所述的金属化合物颗粒材料表面原位制备碳/氮复合保护膜方法，其特点是：金属氧化物、碳源单体、氮源单体、过硫酸铵的重量比例为：金属氧化物和碳源小分子单体的比例范围从50:1到1:5；金属氧化物和氮源小分子单体的比例范围从50:1到1:2；金属氧化物和引发剂的比例范围从50:1到5000:1。
所述的金属化合物颗粒材料表面原位制备碳/氮复合保护膜方法，其特点是：溶剂为去离子水、乙醇、乙二醇、异丙醇、丙三醇、正丁醇、氮,氮二甲基甲酰胺、四氢呋喃的一种或多种组合。
所述的金属化合物颗粒材料表面原位制备碳/氮复合保护膜方法，其特点是：聚合反应温度为0－90℃，高温处理温度为400－800℃。
所述的金属化合物颗粒材料表面原位制备碳/氮复合保护膜方法，其特点是：聚合反应时间为12－48小时；高温热处理时间为1－6小时。
本发明具有的优点和积极效果是：
金属化合物颗粒材料表面原位制备碳/氮复合保护膜方法由于采用了本发明全新的技术方案，与现有技术相比，本发明实现对金属化合物颗粒进行表面成膜的修饰保护。通过调控原位化学聚合过程中氮源分子/碳源分子的比例以及用量，有效调控复合保护膜的化学成分以及厚度，利用表面碳/氮复合保护膜提高金属化合物颗粒的导电性能同时抑制其在电化学反应过程中的团聚，提升金属化合物作为电池活性材料使用时的循环稳定性以及能量密度，可用于储能材料技术领域。
附图说明
图1为实施例1中得到的碳/氮复合包覆Fe2O3材料的扫描电子显微镜图；
图2为实施例1中得到的碳/氮复合包覆Fe2O3材料的充放电曲线图；
图3为实施例2中得到的碳/氮复合包覆MoS2材料的扫描电子显微镜图；
图4为实施例2中得到的碳/氮复合包覆MoS2材料的倍率放电性能图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
参阅附图1至图4。
实施例1
一种金属化合物颗粒材料表面原位制备碳/氮复合保护膜方法，将金属化合物颗粒与表面活性剂分散于溶剂中，超声分散使得金属化合物与表面活性剂均匀分散；加入碳源单体、氮源单体以及聚合反应引发剂，搅拌反应；然后离心、去离子水洗涤；所得产物烘干；在氩气保护下高温处理，得到具有碳/氮复合保护膜包覆的金属化合物材料。具体实施过程：
材料制备：取1gFe2O3、0.05g十二烷基苯磺酸钠，加入200mL去离子水，超声分散均匀，加入0.1g苯胺和0.2g琼脂糖以及1g过硫酸铵，50℃下搅拌6h。离心并将其过滤，去离子水洗涤3次，在鼓风干燥箱中80℃鼓风干燥24h。将产物置于管式炉中，通入高纯Ar气作为惰性保护气体，由室温加热到650℃，并在该温度下保持4h，梯度升温速率为5℃/min。随后待管式炉冷却至室温后取出高温热还原处理的产物，去离子水和乙醇洗涤，将其置于真空干燥箱中120℃真空干燥24h，得到最终的碳氮复合包覆Fe2O3材料。
电池制备与测试：将0.8g碳/氮复合保护碳氮复合包覆Fe2O3材料与0.1gSP、1.66g质量分数6％的PVDF混合，加入NMP溶剂，室温下搅拌4小时使其混合均匀，涂覆于Al箔上，100℃下烘干，干燥24小时；将正极切割成Φ12的圆片，真空100℃下干燥12小时。将通过上述过程制备的正极、隔膜、锂片组装液态纽扣式电池，测试电池循环性能，电压范围为0.01～3V，电流密度为100mA/g，测试温度为25℃。
实施例2
一种金属化合物颗粒材料表面原位制备碳/氮复合保护膜方法，将金属化合物颗粒与表面活性剂分散于溶剂中，超声分散使得金属化合物与表面活性剂均匀分散；加入碳源单体、氮源单体以及聚合反应引发剂，搅拌反应；然后离心、去离子水洗涤；所得产物烘干；在氩气保护下高温处理，得到具有碳/氮复合保护膜包覆的金属化合物材料。
材料制备：取1gMoS2、0.1g十二烷基苯磺酸钠，加入400mL去离子水，超声分散均匀，加入0.1g吡咯和0.2g植酸以及1g偶氮异丁二腈，25℃下搅拌6h。离心并将其过滤，去离子水洗涤3次，在鼓风干燥箱中80℃鼓风干燥24h。将产物置于管式炉中，通入高纯Ar气作为惰性保护气体，由室温加热到650℃，并在该温度下保持4h，梯度升温速率为5℃/min。随后待管式炉冷却至室温后取出高温热还原处理的产物，去离子水和乙醇洗涤，将其置于真空干燥箱中120℃真空干燥24h，得到最终的碳氮复合包覆MoS2材料。
电池制备与测试：将0.8g碳/氮复合包覆MoS2材料与0.1gSP、1.66g质量分数6％的PVDF混合，加入NMP溶剂，室温下搅拌4小时使其混合均匀，涂覆于Al箔上，100℃下烘干，干燥24小时；将正极切割成Φ12的圆片，真空100℃下干燥12小时。将通过上述过程制备的正极、隔膜、锂片组装液态纽扣式电池，测试电池循环性能，电压范围为0.01～3V，电流密度为100mA/g，测试温度为25℃。
本实施例实现对金属化合物颗粒进行表面成膜的修饰保护。通过调控原位化学聚合过程中氮源分子/碳源分子的比例以及用量，有效调控复合保护膜的化学成分以及厚度，利用表面碳/氮复合保护膜提高金属化合物颗粒的导电性能同时抑制其在电化学反应过程中的团聚，提升金属化合物作为电池活性材料使用时的循环稳定性以及能量密度，可用于储能材料技术领域。
Claims (9)
1.一种金属化合物颗粒材料表面原位制备碳/氮复合保护膜方法，其特征是：金属化合物颗粒材料表面原位制备碳/氮复合保护膜方法是将金属化合物颗粒与表面活性剂分散于溶剂中，超声分散使得金属化合物与表面活性剂均匀分散；加入碳源单体、氮源单体以及聚合反应引发剂，搅拌反应；然后离心、去离子水洗涤；所得产物烘干；在氩气保护下高温处理，得到具有碳/氮复合保护膜包覆的金属化合物材料。
2.根据权利要求1所述的金属化合物颗粒材料表面原位制备碳/氮复合保护膜方法，其特征是：金属化合物为Fe2O3、Fe3O4、MoO3、WO2、TiO2、Nb2O5、CoO、Co3O4、NiO、V2O5、MoS2、TiS2、TiC中的一种或多种组合。
3.根据权利要求1所述的金属化合物颗粒材料表面原位制备碳/氮复合保护膜方法，其特征是：碳源单体为植酸、琼脂糖、聚乙烯醇、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯中的一种或多种组合。
4.根据权利要求1所述的金属化合物颗粒材料表面原位制备碳/氮复合保护膜方法，其特征是：氮源单体为苯胺、对苯二胺、间苯二胺、吡咯中的一种或多种组合。
5.根据权利要求1所述的金属化合物颗粒材料表面原位制备碳/氮复合保护膜方法，其特征是：引发剂为过硫酸铵或偶氮异丁二腈。
6.根据权利要求1所述的金属化合物颗粒材料表面原位制备碳/氮复合保护膜方法，其特征是：金属氧化物、碳源单体、氮源单体、过硫酸铵的重量比例为：金属氧化物和碳源小分子单体的比例范围从50:1到1:5；金属氧化物和氮源小分子单体的比例范围从50:1到1:2；金属氧化物和引发剂的比例范围从50:1到5000:1。
7.根据权利要求1或6所述的金属化合物颗粒材料表面原位制备碳/氮复合保护膜方法，其特征是：溶剂为去离子水、乙醇、乙二醇、异丙醇、丙三醇、正丁醇、氮,氮二甲基甲酰胺、四氢呋喃的一种或多种组合。
8.根据权利要求1所述的金属化合物颗粒材料表面原位制备碳/氮复合保护膜方法，其特征是：聚合反应温度为0－90℃，高温处理温度为400－800℃。
9.根据权利要求1或8所述的金属化合物颗粒材料表面原位制备碳/氮复合保护膜方法，其特征是：聚合反应时间为12－48小时；高温热处理时间为1－6小时。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111628176A (zh) * | 2020-06-17 | 2020-09-04 | 苏州盟维动力科技有限公司 | 多组分三维导电碳网络、自支撑复合电极、其制法及应用 |
| CN113659143A (zh) * | 2021-08-06 | 2021-11-16 | 东莞市创明电池技术有限公司 | 钠离子电池负极材料的制备方法及负极材料，钠离子电池 |
| CN114852990A (zh) * | 2022-05-31 | 2022-08-05 | 武汉中原长江科技发展有限公司 | 一种金属氧化物材料的制备方法及利用其制备的锂-金属氧化物电池 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB769255A (en) * | 1954-04-14 | 1957-03-06 | Rohm & Haas | Improvements in or relating to aqueous coloring compositions and preparation thereof |
| CN101376712A (zh) * | 2008-09-12 | 2009-03-04 | 江苏工业学院 | 提高聚苯胺/无机纳米导电复合材料导电热稳定性的方法 |
| CN103980691A (zh) * | 2014-06-02 | 2014-08-13 | 吉林大学 | 聚苯胺/碳/四氧化三铁空心微球与聚芳醚酮复合材料、制备方法及应用 |
| CN105702938A (zh) * | 2016-04-15 | 2016-06-22 | 华南师范大学 | 一种铁基氧化物锂离子电池负极材料及其制备方法与应用 |
| CN105879846A (zh) * | 2015-01-12 | 2016-08-24 | 冯云 | 一种纳米介孔材料 |
-
2017
- 2017-12-22 CN CN201711405317.3A patent/CN109962238A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB769255A (en) * | 1954-04-14 | 1957-03-06 | Rohm & Haas | Improvements in or relating to aqueous coloring compositions and preparation thereof |
| CN101376712A (zh) * | 2008-09-12 | 2009-03-04 | 江苏工业学院 | 提高聚苯胺/无机纳米导电复合材料导电热稳定性的方法 |
| CN103980691A (zh) * | 2014-06-02 | 2014-08-13 | 吉林大学 | 聚苯胺/碳/四氧化三铁空心微球与聚芳醚酮复合材料、制备方法及应用 |
| CN105879846A (zh) * | 2015-01-12 | 2016-08-24 | 冯云 | 一种纳米介孔材料 |
| CN105702938A (zh) * | 2016-04-15 | 2016-06-22 | 华南师范大学 | 一种铁基氧化物锂离子电池负极材料及其制备方法与应用 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111628176A (zh) * | 2020-06-17 | 2020-09-04 | 苏州盟维动力科技有限公司 | 多组分三维导电碳网络、自支撑复合电极、其制法及应用 |
| CN111628176B (zh) * | 2020-06-17 | 2022-01-28 | 苏州盟维动力科技有限公司 | 多组分三维导电碳网络、自支撑复合电极、其制法及应用 |
| CN113659143A (zh) * | 2021-08-06 | 2021-11-16 | 东莞市创明电池技术有限公司 | 钠离子电池负极材料的制备方法及负极材料，钠离子电池 |
| CN114852990A (zh) * | 2022-05-31 | 2022-08-05 | 武汉中原长江科技发展有限公司 | 一种金属氧化物材料的制备方法及利用其制备的锂-金属氧化物电池 |
| CN114852990B (zh) * | 2022-05-31 | 2023-08-22 | 武汉中原长江科技发展有限公司 | 一种金属氧化物材料的制备方法及利用其制备的锂-金属氧化物电池 |
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