[發明專利]一種錨定有金屬硫化物的中空碳球及其制備方法與在制備鉀離子電池負極中的應用

有效

• 申請號: 202110390151.2
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113206225B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 吳松平;宋楊;琚家豪;付麗麗;孫浩
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M4/136;H01M4/1397;H01M4/04;H01M10/054
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

1.一種錨定有金屬硫化物的中空碳球的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)將乙酰丙酮的金屬鹽溶解在有機溶劑中，攪拌加熱，在240-280℃下保溫1-4h，得到金屬氧化物顆粒；

(2)將步驟(1)得到的金屬氧化物顆粒和有機高分子一起分散在溶劑中獲得前驅體漿液，然后將獲得的前驅體漿液用靜電噴霧機進行靜電噴霧，得到有機高分子包裹的金屬氧化物顆粒；所述靜電噴霧的電壓為5-50KV，靜電噴霧的送料速率為0.01-0.06ml/min；

(3)將步驟(2)所得的有機高分子包裹的金屬氧化物顆粒用鹽酸多巴胺溶液進行包覆,再將所得產物進行離心、干燥，得到鹽酸多巴胺包覆的含有金屬氧化物的有機高分子球；

(4)將步驟(3)所得的有機高分子球進行碳化、硫化，得到錨定有金屬硫化物的中空碳球。

2.根據權利要求1所述的一種錨定有金屬硫化物的中空碳球的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述的乙酰丙酮的金屬鹽為乙酰丙酮銅、乙酰丙酮鐵、乙酰丙酮錳、乙酰丙酮鈷、乙酰丙酮鉬、乙酰丙酮鎳、乙酰丙酮鉻、乙酰丙酮釩、乙酰丙酮鋅中的至少一種。

3.根據權利要求1所述的一種錨定有金屬硫化物的中空碳球的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述的有機溶劑為油胺、油酸和二苯醚中的任意一種。

4.根據權利要求1所述的一種錨定有金屬硫化物的中空碳球的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述的溶劑為乙醇、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、丙酮和氯仿中的任意一種。

5.根據權利要求1所述的一種錨定有金屬硫化物的中空碳球的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述的有機高分子為聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈中的任意一種。

6.根據權利要求1所述的一種錨定有金屬硫化物的中空碳球的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述的鹽酸多巴胺溶液的濃度為0.5-1g/L，所述的鹽酸多巴胺溶液的pH值為8.4-8.5；所述包覆的時間為2-12h。

7.根據權利要求1所述的一種錨定有金屬硫化物的中空碳球的制備方法，其特征在于，步驟(4)中所述的碳化的升溫速率為1-10℃/min、碳化的溫度范圍為300-500℃；所述硫化的升溫速率為1-10℃/min、硫化的溫度范圍為400-600℃。

8.一種錨定有金屬硫化物的中空碳球，其特征在于，采用權利要求1-7任一項所述的制備方法制成。

9.權利要求8所述的一種錨定有金屬硫化物的中空碳球在制備鉀離子電池負極中的應用，其特征在于，包括以下步驟：

將所述中空碳球、導電劑Super P、粘結劑聚偏氟乙烯加入N-甲基吡咯烷酮溶液，攪拌形成均質漿液；然后再將均質漿液均勻涂于集流體上；接著將此涂漿后的集流體烘干，壓制，真空干燥，得到鉀離子電池負極。

10.根據權利要求9所述的應用，其特征在于，所述中空碳球、導電劑Super P、粘結劑聚偏氟乙烯的質量比為6-8：1：1；所述集流體的直徑為14-16mm，所述集流體為銅箔集流體；所述烘干的溫度為80±30℃；所述壓制的壓力為16-18Mpa，所述壓制使用粉末壓片機；所述真空干燥的溫度為60-100℃，真空干燥的時間為4-8h；所述真空干燥后集流體置于惰性氣體中擱置10-12h。