[發明專利]納米顆粒組裝的CoP/C分級納米線及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710523621.1
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107275639B
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發明（設計）人: 周亮;谷建行;董君;安琴友;麥立強
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/583;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 42102 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 崔友明<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明涉及納米顆粒組裝的CoP/C分級納米線的制備方法，其直徑為500?600納米，由直徑為100?150納米的CoP納米顆粒組裝而成，CoP納米顆粒表面有碳層包覆，碳層厚度為2?3納米。所述的CoP/C分級納米線的制備方法，將Co?NTC前驅體和次亞磷酸鈉在氮氣氣氛下煅燒，自然冷卻至室溫即可得到納米顆粒組裝的CoP/C分級納米線。本發明的有益效果是：作為鈉離子電池負極活性材料時，表現出優異的循環穩定性與高倍率特性、是高倍率、長壽命鈉離子電池的潛在應用材料。

技術領域

本發明屬于納米材料與電化學器件技術領域，具體涉及納米顆粒組裝的CoP/C分級納米線的制備方法，該材料可作為鈉離子電池負極活性材料。

背景技術

鋰離子電池因其同時具有高的能量密度與功率密度等優點已被廣泛應用于手機、數碼相機、筆記本電腦等移動電子領域。然而，隨著電動汽車、智能電網時代的到來，鋰離子電池的大規模發展受到鋰資源短缺的瓶頸制約。與鋰相比，鈉儲量豐富、分布廣泛、成本低廉，并且與鋰具有相似的理化性質，因而鈉離子電池在大規模儲能領域里具有更加廣闊的前景。然而，鈉離子的半徑比鋰離子的半徑大，相比于鋰離子來說鈉離子很難進入電極材料，所以傳統的鋰離子電池負極材料無法應用在鈉離子電池上。因此，研究基于新型納米電極材料的大容量、長壽命、低成本鈉離子電池是當前低碳經濟時代鈉離子電池研究的前沿和熱點之一。納米材料具有高的比表面積以及更好的活性，作為鈉離子電池電極材料時與電解液接觸面積大、鈉離子脫嵌距離短，能有效提高材料的電活性，作為低成本鈉離子電池電極材料時具有顯著的優勢。

相對于碳質材料，過渡金屬磷化物電極材料具有卓越的電化學穩定性和熱穩定性，為獲得優越的循環性能提供了基礎。其中磷化鈷由于具有特殊的晶體結構，其作為電極材料時具有較高的離子擴散速度和電子運輸能力，為獲得優秀的電化學性能提供了條件，是十分具有應用潛力的鈉離子電池負極材料之一。近年來，CoP材料作為鈉離子電池負極材料已被研究，但是納米顆粒組裝的CoP/C分級納米線電極材料仍未報道。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術而提供的，目的在于提出一種納米顆粒組裝的CoP/C分級納米線的制備方法，該方法工藝簡單，制備的CoP/C分級納米線具有優良的電化學性能。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：CoP/C分級納米線，其直徑為500-600納米，由直徑為100-150納米的CoP納米顆粒組裝而成，CoP納米顆粒表面有碳層包覆，碳層厚度為2-3納米。

所述的CoP/C分級納米線的制備方法，將Co-NTC前驅體和次亞磷酸鈉在氮氣氣氛下煅燒，自然冷卻至室溫即可得到納米顆粒組裝的CoP/C分級納米線。

按上述方案，所述的Co-NTC前驅體采用下述制備方法得到，包括有以下步驟：

1)將CoCl₂·6H₂O加入去離子水中，攪拌溶解；

2)向步驟1)得到的溶液依次加入氮川三乙酸、異丙醇，攪拌均勻；

3)將步驟2)所得溶液轉入反應釜中，加熱反應；取出，自然冷卻至室溫；

4)將步驟3)所得產物離心過濾，洗滌所得沉淀物，烘干，得到Co-NTC前驅體。

按上述方案，所述的Co-NTC前驅體與次亞磷酸鈉的摩爾用量比為：Co-NTC前驅體：次亞磷酸鈉＝1:12～36。

按上述方案，所述的鍛燒溫度為700-800℃，時間為2-4小時。

按上述方案，步驟1)所述的CoCl₂·6H₂O為6mmol，去離子水為30～35mL，步驟2)所述的氮川三乙酸的量為3mmol，所述的異丙醇為10～15mL。