[發明專利]一種MXene/C復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 202110792571.3
• 申請日: 2021-07-13
• 公開（公告）號: CN113529047A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 孔思濤;焦云飛;羅薇;陳子博;韓旭然;趙翠娥;吳強;應世強;李誼;馬延文
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學;南京億浦先進材料研究院有限公司
• 主分類號: C23C16/26
• 分類號: C23C16/26;C23C16/50;C23C16/44;H01M4/66;H01M10/0525
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 范丹丹

本發明揭示了一種MXene/C復合材料的制備方法，該方法包括以下步驟：S1：制備MXene片層；S2：用多元一體化鍍碳裝置對MXene片層進行鍍碳，得到MXene/C復合材料。在所述S2步驟中，以MXene材料為基底，碳弧源進行沉積，制得MXene/C復合材料。本發明提供的多元一體化共沉積技術結合了磁過濾篩選技術、弧光放電技術和等離子體技術，制備的MXene/C復合材料厚度可調、簡單方便、可大規模生產，適合應用于鋰離子電池集流體等領域。

技術領域

本發明涉及一種MXene/C復合材料的制備方法，可用于鋰電池電極材料技術領域。

背景技術

新一代鋰離子電池儲能器件具有高能量密度、高循環穩定性、輕薄、低成本化以及環境友好等特點。鋰離子電池的容量可以通過電池設計和電極材料的開發來進一步提高，其中負極材料是影響鋰離子電池性能的關鍵因素。目前商業化的鋰離子電池主要是以石墨為負極材料，但它的能量密度較低。因此，迫切需要開發高容量、循環穩定的新一代負極材料。

MXene作為一種新型的二維層狀材料，因其超高的導電率以及體積比容量，在鋰離子電池中表現出優越的電化學性能。但是由于MXene易堆疊，導致其活性位點數目和可用表面積減小。通過MXene與碳材料進行復合，克服了容量衰減的同時還具備高能量密度的特點，是一種具有巨大的發展潛力的鋰離子電池電極材料。經檢索發現，公開號為CN201610733990.9的專利公開了一種鋰電池電極材料碳柱撐MXene復合材料的制備方法，該方法將MXene材料浸泡在陽離子型碳前驅體中，經離心、洗滌、干燥等過程得到預柱撐MXene，再經高溫煅燒(300～800℃)，制備碳柱撐MXene材料，該方法過程繁瑣，比較耗時，不能大規模生產。

發明內容

本發明的目的就是為了解決現有技術中存在的上述問題，提出一種MXene/C復合材料的制備方法。

本發明的目的將通過以下技術方案得以實現：一種MXene/C復合材料的制備方法，該方法包括以下步驟：

S1：制備MXene片層；

S2：用多元一體化鍍碳裝置對MXene片層進行鍍碳，得到MXene/C復合材料。

優選地，在所述S2步驟中，以MXene材料為基底，碳弧源進行沉積，制得MXene/C復合材料。

優選地，在所述S2步驟中，MXene表面碳層的厚度為200nm。

優選地，所述多元一體化鍍碳裝置采用多元一體化共沉積技術制備MXene/C復合材料。

優選地，所述多元一體化共沉技術為磁過濾技術、弧光放電技術和等離子體技術相結合。

優選地，在所述S2步驟中，多元一體化鍍碳裝置包括弧光放電源、固態弧源、磁過濾管、磁過濾干線管和化學氣相反應室，其中，化學氣相反應室位于所述多元一體化鍍碳裝置的中心位置，化學氣相反應室上設置有基座和沉積基底，化學氣相反應室的上端通過磁過濾管和磁過濾干線管連接弧光放電源和等離子體固態弧源，化學氣相反應室的兩側分別設有等離子體氣體源進口和氣體源出口，最后得到復合材料。

本發明采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：該多元一體化裝置包括磁過濾器、弧光放電和等離子體鍍碳裝置，制備MXene/C復合材料過程如下：在真空條件下，引入固體碳源在弧光放電作用下產生等離子體，通過磁過濾裝置篩選去除大顆粒，得到結構為sp²雜化的C等離子體，制備MXene/C復合材料。

本發明提供的多元一體化共沉積技術結合了磁過濾篩選技術、弧光放電技術和等離子體技術，制備的MXene/C復合材料厚度可調、簡單方便、可大規模生產，適合應用于鋰離子電池集流體等領域。

附圖說明

圖1為本發明多元一體化鍍碳裝置的結構示意圖。