[發明專利]一種鎳基金屬有機框架衍生的復合電極及其制備方法

有效

• 申請號: 202110902068.9
• 申請日: 2021-08-06
• 公開（公告）號: CN113725434B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 嚴平;陳修棟;劉金杭;李振峰
• 申請（專利權）人: 九江學院
• 主分類號: H01M4/60
• 分類號: H01M4/60;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 張文杰

本發明提供了一種鎳基金屬有機框架衍生的復合電極材料及其制備方法，所述制備方法包括以下步驟：（1）將六水合氯化鎳和丙二酸分別溶于N，N?二甲基甲酰胺中，攪拌使其完全溶解；（2）將兩種溶液混合后置于烘箱內反應；（3）洗滌上述反應得到的生成物，離心分離后將生成物干燥，得到前體材料；（4）將前體材料在管式爐中先升溫，再進行退火處理得到花狀電極材料；（5）將花狀電極材料和導電炭黑、PVDF膠黏劑混合均勻形成混合物，再加入N，N?二甲基吡咯烷酮中，用高速內旋式打漿機分散漿液，得到黑色膠狀漿料；（6）將黑色膠狀漿料均勻的涂覆在事先處理好的銅箔上，并置于真空干燥箱中干燥，制備得到復合電極材料。

技術領域

本發明涉及儲能器件和新材料制備技術領域，尤其涉及一種鎳基金屬有機框架衍生的復合電極材料及其制備方法。

背景技術

當前，商業化的鉛酸電池、堿性鋅錳等二次電池的能量密度已經滿足不了人民日益增長的需求。同時，鉛酸電池、堿性鋅錳電池還存在許多問題，如便攜性差、回收難度大、和環境不友好等問題。為了解決上述問題，研究者們已經開發了許多新型的儲能器件，如燃料電池、鋁離子電池、鋰空電池、鎂離子電池、鋰硫電池、鈉離子電池和鉀離子電池等。但是，它們同樣存在諸如循環性能和安全性能問題需要進一步的解決，因此其離商業化道路還較遠。具有優異性能的鋰離子電池已經被廣泛的應用，逐步成為二次電池的主流。但是，隨著人們生活水平的提高，迫切需求更優異性能的鋰離子電池。

鎳基金屬有機框架材料已經廣泛應用到各個領域，比如氣體分離/儲存、污水處理、光學器件和儲能等。當前，尤其是通過調控反應條件得到形貌規整的鎳基金屬有機框架衍生材料被廣泛研究。許多文獻已經報道了結構均勻、規整的鎳基金屬有機框架衍生材料，能夠具有優異的電化學能。

當前鋰離子負極材料的研究主要是集中在開發不同形貌的過渡金屬氧化物和過渡金屬硫化物，已經許得比較好的成果。但是新型的鎳基金屬有機框架材料的研究還較少，特別是基于鎳基金屬有機框架材料衍生的花狀材料。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明第一方面提供了一種鎳基金屬有機框架衍生的復合電極材料制備方法，包括以下步驟：

（1）將六水合氯化鎳和丙二酸分別溶于N，N-二甲基甲酰胺中，攪拌使六水合氯化鎳和丙二酸完全溶解；

（2）將步驟（1）得到的兩種溶液混合，攪拌均勻后轉移到聚四氟乙烯內襯反應釜中置于烘箱內反應；

（3）用水、N，N-二甲基甲酰胺和乙醇依次洗滌步驟（2）反應得到的生成物，除去其中未反應的離子，將離心分離所得生成物置于真空干燥箱中干燥，得到前體材料；

（4）將步驟（3）得到的前體材料置于瓷舟中轉移到管式爐中在空氣氣氛下先升溫，再進行退火處理得到花狀電極材料；

（5）將步驟（4）得到的花狀電極材料和導電炭黑、PVDF膠黏劑混合均勻形成混合物，然后將所述混合物加入N，N-二甲基吡咯烷酮中，用高速內旋式打漿機分散漿液，得到黑色膠狀漿料；

（6）將步驟（5）得到的黑色膠狀漿料均勻的涂覆在事先處理好的銅箔上，并置于真空干燥箱中干燥，制備得到復合電極材料。

其中，所述六水合氯化鎳和所述丙二酸的質量比為2~3:1。

優選地，所述六水合氯化鎳和所述丙二酸的質量比為2.2:1，2.4:1，2.5:1，2.6:1，2.8:1。

其中，所述六水合氯化鎳與所述N，N-二甲基甲酰胺的質量體積比為3~8:100?g/mL，所述丙二酸與所述N，N-二甲基甲酰胺的質量體積比為1~5:100?g/mL。

優選地，

所述六水合氯化鎳與所述N，N-二甲基甲酰胺的質量體積比為4:100?g/mL，5:100g/mL，6:100?g/mL，7:100?g/mL；