[發(fā)明專利]一種介孔碳緊密包覆型復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610551625.6
• 申請日: 2016-07-13
• 公開（公告）號: CN105932284B
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張文惠;岳鹿;徐寧;關(guān)榮峰
• 申請（專利權(quán)）人: 鹽城工學(xué)院
• 主分類號: H01M4/583
• 分類號: H01M4/583;H01M4/38;H01M4/48;H01M4/139;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 鄭立發(fā)

1.一種介孔碳緊密包覆型復(fù)合材料，其特征在于，其是以高容量的材料作為活性物質(zhì)，以均勻的介孔碳層作為外部包覆的核殼結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料；所述的緊密包覆為介孔碳層把活性物質(zhì)完全包覆；

所述介孔碳緊密包覆型復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將導(dǎo)電聚合物單體加到去離子水中，分散均勻，得導(dǎo)電聚合物單體溶液；

(2)取上述導(dǎo)電聚合物單體溶液，加入一定量三嵌段聚合物Pluronic127或者P123作為表面活性劑和模板，攪拌溶解，加入一定量植酸溶液，超聲攪拌，再加入活性物質(zhì)，分散于其中超聲攪拌，然后用鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH值，冰浴攪拌；

(3)往步驟(2)的水溶液中加入(NH₄)₂S₂O₈的水溶液，保持冰浴條件反應(yīng)，結(jié)束后將混合物抽濾，用去離子水洗滌，干燥，研磨；

(4)將步驟(3)所得到的顆粒在真空或惰性氣氛下高溫?zé)Y(jié)，即制備得到高性能介孔碳緊密包覆型復(fù)合材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的介孔碳緊密包覆型復(fù)合材料，其特征在于，所述活性物質(zhì)為納米硅粉、鍺粉、錫粉、納米氧化物粉、納米復(fù)合金屬氧化物中的一種或幾種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的介孔碳緊密包覆型復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料的尺寸為0.2～2微米，所述活性物質(zhì)的顆粒粒徑為50～400nm，所述包覆在活性物質(zhì)外表面的核殼結(jié)構(gòu)厚度為20～100nm。

4.權(quán)利要求1-3任一項所述的介孔碳緊密包覆型復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將導(dǎo)電聚合物單體加到去離子水中，分散均勻，得導(dǎo)電聚合物單體溶液；

(2)取上述導(dǎo)電聚合物單體溶液，加入一定量三嵌段聚合物Pluronic127或者P123作為表面活性劑和模板，攪拌溶解，加入一定量植酸溶液，超聲攪拌，再加入活性物質(zhì)，分散于其中超聲攪拌，然后用鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH值，冰浴攪拌；

(3)往步驟(2)的水溶液中加入(NH₄)₂S₂O₈的水溶液，保持冰浴條件反應(yīng)，結(jié)束后將混合物抽濾，用去離子水洗滌，干燥，研磨；

(4)將步驟(3)所得到的顆粒在真空或惰性氣氛下高溫?zé)Y(jié)，即制備得到高性能介孔碳緊密包覆型復(fù)合材料。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的介孔碳緊密包覆型復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述導(dǎo)電聚合物單體為苯胺、噻吩、吡咯中的一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的介孔碳緊密包覆型復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述活性物質(zhì)加入質(zhì)量為導(dǎo)電聚合物單體體積的0.1-0.4倍，(NH₄)₂S₂O₈的加入質(zhì)量為導(dǎo)電聚合物單體體積的1～3倍，植酸的加入量為導(dǎo)電聚合物單體體積的2～4倍；上述比例中，質(zhì)量與體積比是以ml：g為標(biāo)準(zhǔn)的比例。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的介孔碳緊密包覆型復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述包覆在核殼結(jié)構(gòu)外表面的介孔碳層結(jié)構(gòu)，其與活性物質(zhì)的質(zhì)量比為1:4～4:1。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的介孔碳緊密包覆型復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述高溫?zé)Y(jié)條件為：在真空或惰性氣氛下，溫度為500～900℃進(jìn)行燒結(jié)3～10h。

9.權(quán)利要求1-3任一項所述的介孔碳緊密包覆型復(fù)合材料在制備鋰離子電池負(fù)極材料中的應(yīng)用，其特征在于，將所述復(fù)合材料通過與炭黑和羥甲基纖維素混合制備得到鋰離子電池復(fù)合負(fù)極。