[發明專利]一種氮氟原子摻雜三維多孔碳的電極材料、制備方法及其應用

有效

• 申請號: 202110425101.3
• 申請日: 2021-04-20
• 公開（公告）號: CN113381018B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 黃紅波;呂焰強;劉彩玲;馮志軍;洪箐苗;吳朝暉;朱曉鈴;王晶
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: H01M4/587
• 分類號: H01M4/587;H01M4/62;H01M10/054
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所 36111
• 代理人: 馬莉

1.一種氮氟原子摻雜三維多孔碳的電極材料的制備方法，其特征在于：所述電極材料包括一種碳材料基體以及摻雜在所述碳材料基體的氮氟原子，其中，所述電極材料比表面積為280 m2/g；所述碳材料基體為三維多孔碳；

所述方法包括以下步驟：

(1)將氮源、碳源、氟源和溶鹽模板與去離子水混合后得到混合溶液進行強磁力攪拌，再進行冷凍和冷凍真空干燥，對其產物進行刮料磨料，最后進行高溫固相反應使其充分反應，得到樣品；其中，所述溶鹽模板為氯化鈉；所述氮源和氟源為氟化銨；碳源為檸檬酸；

(2)將步驟(1)所述樣品抽濾，真空烘干后得到活性物質，將活性物質與粘結劑PVDF和導電炭黑以及NMP溶劑混合，得到漿料涂敷在銅箔上，即可得到負極；

(3)將步驟(2)所述負極進行裁片，裝電池，并在電池制備完成后測試電化學性能。

2.根據權利要求1所述的氮氟原子摻雜三維多孔碳的電極材料的制備方法，其特征在于：步驟（1）所述混合溶液中，氯化鈉濃度為20~30wt%；氟化銨濃度為0.1~1mol/L；檸檬酸濃度為0.1~0.2mol/L。

3.根據權利要求1所述的氮氟原子摻雜三維多孔碳的電極材料的制備方法，其特征在于：步驟（1）攪拌時長為12小時；冷凍時長為36～72小時；高溫固相反應溫度為500℃-750℃；充分反應時間為2-5小時。

4.根據權利要求1所述的氮氟原子摻雜三維多孔碳的電極材料的制備方法，其特征在于：步驟（1）中冷凍干燥在冷凍干燥儀中進行；步驟（1）還包括，將步驟（1）所述混合溶液先放入冰箱冷凍層冷凍36～72個小時，得到固態混合物；此外，步驟（1）還包括，將冰箱中的固態混合物，放入冷凍干燥儀，在真空低溫環境下，冷凍干燥24～72小時。

5.根據權利要求1所述的氮氟原子摻雜三維多孔碳的電極材料的制備方法，其特征在于：步驟（1）所述高溫固相反應，在管式氣氛爐中進行；保護性氣氛為氬氣；此外，步驟（1）還包括以下步驟，將步驟（1）中冷凍真空干燥后所得到的混合固體放入研缽，充分研磨。

6.根據權利要求1所述的氮氟原子摻雜三維多孔碳的電極材料的制備方法，其特征在于：步驟（2）中多次抽濾，抽濾次數為3～5次。