[發明專利]一種鈉/鉀離子電池負極材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201910030388.2
• 申請日: 2019-01-14
• 公開（公告）號: CN109817912B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 黎晉良;麥文杰;謝俊鵬;李曉丹
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/054;H01M10/0568
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 桂婷

1.一種鈉/鉀離子電池負極材料的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

(1)將鎳鹽、鈷鹽混合作為前驅物，與二羥基對苯二甲酸和水混合均勻，加熱反應，反應結束后純化得到金屬有機框架粉末；

(2)將步驟(1)得到的金屬有機框架粉末與氧化石墨烯水溶液混合，得到混合溶液，混合溶液冷凍干燥后得到氧化石墨烯包覆的金屬有機框架混合物；

(3)將步驟(2)所得氧化石墨烯包覆的金屬有機框架混合物與硫源混合后，在氣體保護下煅燒進行硫化處理，得到石墨烯包覆的金屬有機框架基衍生的鎳鈷硫化物，即為鈉/鉀離子電池負極材料；

步驟(3)所述硫化處理是將管式爐以1～5℃/min的升溫速度加熱至400～1000℃，然后保持1～5h；

步驟(3)所述氧化石墨烯包覆的金屬有機框架混合物與硫源的質量比為1：1～10。

2.根據權利要求1所述的鈉/鉀離子電池負極材料的制備方法，其特征在于：

步驟(1)所述鎳鹽為乙酸鎳，硝酸鎳和氯化鎳中的至少一種；鈷鹽為乙酸鈷，硝酸鈷和氯化鈷中的至少一種。

3.根據權利要求1所述的鈉/鉀離子電池負極材料的制備方法，其特征在于：

步驟(1)所述鎳鹽和鈷鹽的摩爾比為1：0.5～5；

步驟(1)所述前驅物與二羥基對苯二甲酸的質量比為1：0.5～20；

步驟(1)所述水的用量滿足每20mmol鎳鹽對應加入200～1000mL水。

4.根據權利要求1所述的鈉/鉀離子電池負極材料的制備方法，其特征在于：

步驟(1)所述反應的溫度為80～100℃，反應時間為1～12h；

步驟(1)所述純化是將反應后的溶液以4000～8000rpm的速度離心2～20min去除上清液得到沉淀，然后用去離子水和乙醇對沉淀進行清洗，再進行干燥即得金屬有機框架粉末。

5.根據權利要求1～4任一項所述鈉/鉀離子電池負極材料的制備方法，其特征在于：

步驟(2)氧化石墨烯水溶液中氧化石墨烯的濃度為0.5～5mg/L；

步驟(2)所述混合溶液中，金屬有機框架粉末與氧化石墨烯水溶液中氧化石墨烯的質量比為0.1～5：1；

步驟(2)所述冷凍干燥的氣壓為5～50Pa，干燥時間為2～4天。

6.根據權利要求1～4任一項所述的鈉/鉀離子電池負極材料的制備方法，其特征在于：

步驟(3)所述硫源為硫脲，硫粉和硫代乙酰胺中的至少一種；

步驟(3)所述氣體為氮氣和氬氣中的至少一種。

7.一種根據權利要求1～6任一項所述方法制備的鈉/鉀離子電池負極材料，其特征在于所述鈉/鉀離子電池負極材料為石墨烯包覆的金屬有機框架基衍生的鎳鈷硫化物，其中碳含量為20～70wt％。

8.根據權利要求7所述的鈉/鉀離子電池負極材料配合電解質在鈉/鉀離子電池中的應用。

9.根據權利要求8所述的鈉/鉀離子電池負極材料配合電解質在鈉/鉀離子電池中的應用，其特征在于：

所述的電解質為雙氟磺酰亞胺鈉/鉀鹽或三氟甲磺酸鈉/鉀鹽的電解液。

10.根據權利要求9所述的鈉/鉀離子電池負極材料配合電解質 在鈉/鉀離子電池中的應用，其特征在于：

所述電解液的溶劑為質量比為1：1的碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的混合溶液；

所述電解液中電解質的濃度為0.5～5mol/L。