[發(fā)明專利]一種氮-磷摻雜多孔碳球包覆花狀SnS2

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011267947.0
• 申請(qǐng)日: 2020-11-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112374534A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮程程
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽晟源環(huán)保新型材料有限公司宿馬分公司
• 主分類號(hào): C01G19/00
• 分類號(hào): C01G19/00;C01B32/348;C01B32/342;C01B32/318;H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京恒泰銘睿知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11642
• 代理人: 蘇天功

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，且公開(kāi)了一種氮?磷摻雜多孔碳球包覆花狀SnS₂的負(fù)極材料，以N?亞甲基磷酸殼聚糖為原料，得到氮?磷摻雜多孔碳球，再以其為載體，半胱氨酸、四氯化錫為原料，得到氮?磷摻雜多孔碳球包覆花狀SnS₂，減少了SnS₂的團(tuán)聚，暴露出更多的電化學(xué)活性位點(diǎn)，N摻雜改善了多孔碳球的電化學(xué)性質(zhì)，P摻雜進(jìn)一步提高多孔碳球比表面積，多孔碳球減弱SnS₂的體積變化，提高循環(huán)穩(wěn)定性，多孔碳球與SnS₂協(xié)同縮短鋰離子擴(kuò)散路徑，提高了倍率性能和理論比容量，且氮?磷摻雜多孔碳球加速電子轉(zhuǎn)移，使得氮?磷摻雜多孔碳球包覆花狀SnS₂的負(fù)極材料具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、理論比容量、循環(huán)穩(wěn)定性、倍率性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種氮-磷摻雜多孔碳球包覆花狀SnS₂的負(fù)極材料及制法。

背景技術(shù)

隨著科技的發(fā)展，鋰離子電池在移動(dòng)電子設(shè)備、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，鋰離子電池的關(guān)鍵組件之一是負(fù)極材料，對(duì)鋰離子電池的使用和成本有著很重的影響，目前商業(yè)化負(fù)極材料主要有石墨、過(guò)渡金屬氧化物、過(guò)渡金屬硫化物等，石墨的理論比容量較低，過(guò)渡金屬氧化物體積效應(yīng)嚴(yán)重，限制了鋰離子電池的發(fā)展和應(yīng)用，SnS₂、MoS₂、FeS₂等過(guò)渡金屬硫化物具有較大的理論比容量，在鋰離子電池負(fù)極材料上具有廣闊的應(yīng)用前景。

其中SnS₂是一種層狀雙鹵代化合物，具有較高的理論比容量和較低的成本，作為負(fù)極材料應(yīng)用前景廣闊，但是其容易發(fā)生團(tuán)聚，且SnS₂本身的導(dǎo)電性不好、存在嚴(yán)重的體積效應(yīng)，導(dǎo)致SnS₂負(fù)極材料的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能較差，多孔碳具有較高的比表面積、優(yōu)異的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和導(dǎo)電性，采用多孔碳包覆SnS₂，改善了SnS₂的分散性和導(dǎo)電性，從而提高SnS₂負(fù)極材料的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能，同時(shí)元素?fù)诫s可以進(jìn)一步改善多孔碳的電化學(xué)性質(zhì)。

(一)解決的技術(shù)問(wèn)題

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種氮-磷摻雜多孔碳球包覆花狀SnS₂的負(fù)極材料及制法，解決了SnS₂負(fù)極材料的導(dǎo)電性較低、循環(huán)穩(wěn)定性不好、倍率性能較差的問(wèn)題。

(二)技術(shù)方案

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種氮-磷摻雜多孔碳球包覆花狀SnS₂的負(fù)極材料，所述氮-磷摻雜多孔碳球包覆花狀SnS₂的負(fù)極材料制備方法如下：

(1)向反應(yīng)瓶中加入稀醋酸溶液和殼聚糖，置于水浴攪拌裝置中，攪拌溶解后加入磷酸，在60-80℃下滴加甲醛水溶液，攪拌反應(yīng)24-36h，產(chǎn)物置于透析袋中透析純化，冷凍干燥，得到N-亞甲基磷酸殼聚糖；

(2)向反應(yīng)瓶中加入溶劑稀鹽酸溶液、N-亞甲基磷酸殼聚糖，分散均勻，移入反應(yīng)釜內(nèi)，進(jìn)行水熱碳化過(guò)程，冷卻至室溫，置于透析袋中透析純化并干燥，得到N-亞甲基磷酸殼聚糖基碳微球；

(3)將氫氧化鉀和N-亞甲基磷酸殼聚糖基碳微球研磨充分，置于管式爐中，進(jìn)行碳化活化過(guò)程，冷卻至室溫，過(guò)濾，用稀鹽酸溶液、去離子水洗滌干凈并干燥，得到氮-磷摻雜多孔碳球；

(4)向反應(yīng)瓶中加入乙二醇、氮-磷摻雜多孔碳球，分散均勻，加入半胱氨酸、四氯化錫，分散均勻，移入反應(yīng)釜內(nèi)置于水熱設(shè)備中，在140-170℃下反應(yīng)8-12h，離心，用去離子水、無(wú)水乙醇洗滌干凈并干燥，得到氮-磷摻雜多孔碳球包覆花狀SnS₂的負(fù)極材料。