[發明專利]鈷鐵硒化物/石墨烯納米帶復合負極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110970223.0
• 申請日: 2021-08-23
• 公開（公告）號: CN113823790B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 田慶華;袁欣陽;童匯;郭學益;喻萬景;丁治英;毛高強;姚渝
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525;C01B32/184;C01B19/00;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 錢朝輝

1.一種鈷鐵硒化物/石墨烯納米帶復合負極材料，其特征在于，包括石墨烯納米帶基體以及嵌入所述石墨烯納米帶中的球狀鈷鐵硒化物，所述鈷鐵硒化物/石墨烯納米帶復合負極材料中石墨烯納米帶的質量占比為20-80%，所述石墨烯納米帶的寬度為10-100nm，所述鈷鐵硒化物的粒徑為0.5-4μm；

所述鈷鐵硒化物的制備方法包括以下步驟：

S1：將鈷源加入到溶劑中攪拌均勻得溶液A，將鐵源1,1'-二茂鐵甲酸加入到溶劑中攪拌均勻得溶液B；

S2：將溶液A與溶液B混合，攪拌反應后，置于密閉反應釜中，進行溶劑熱反應，反應結束后冷卻、離心、洗滌、干燥，得到前驅體；

S3：將前驅體與硒粉混合后，置于惰性氣體中，加熱進行硒化處理，即得到所述鈷鐵硒化物。

2.根據權利要求1所述的鈷鐵硒化物/石墨烯納米帶復合負極材料，其特征在于，所述S1中，所述溶劑為N,N-二甲基甲酰胺；所述鈷源為硝酸鈷、氯化鈷或醋酸鈷中的一種或幾種；所述鈷源與鐵源的摩爾比為1：1；所述鈷源在N,N-二甲基甲酰胺溶液中的摩爾濃度為0.05-0.2mol/L；所述鐵源在N,N-二甲基甲酰胺溶液中的摩爾濃度為0.05-0.2mol/L。

3.根據權利要求1所述的鈷鐵硒化物/石墨烯納米帶復合負極材料，所述S2中，所述攪拌反應時的溫度為室溫，攪拌時間為1.0-3.0h；所述溶劑熱反應的溫度為100-150℃，時間為10-24h；所述洗滌的方式為用N,N-二甲基甲酰胺溶液和乙醇先后交叉洗滌≥3次；所述干燥的溫度為50-80℃，時間為12-24h。

4.根據權利要求1所述的鈷鐵硒化物/石墨烯納米帶復合負極材料，所述S3中，所述硒粉與前驅體的質量比為（1.0-2.5）：1；所述硒化處理的溫度為300-600℃，時間為2-4h。

5.一種如權利要求1-4中任一項所述的鈷鐵硒化物/石墨烯納米帶復合負極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）將氧化石墨烯納米帶加入到去離子水中，超聲分散得到氧化石墨烯納米帶溶液；

（2）將鈷鐵硒化物和還原劑加入到去離子水中，攪拌，再與步驟（1）得到的石墨烯納米帶溶液混合，置于密閉反應釜中進行溶劑熱反應，反應結束后冷卻、離心、洗滌、冷凍干燥，得到鈷鐵硒化物/石墨烯納米帶復合負極材料初品粉末；

（3）將步驟（2）中得到的鈷鐵硒化物/石墨烯納米帶復合負極材料初品粉末在惰性氣氛下進行熱處理，即得到所述鈷鐵硒化物/石墨烯納米帶復合負極材料。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（1）中，控制氧化石墨烯納米帶在水中質量濃度為0.5-2.2g/mL，控制超聲分散的頻率為20-40kHz，時間為0.5-3.0h。

7.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述還原劑為硫脲，所述鈷鐵硒化物和硫脲的質量比為1：（1.5-5.0），且控制所述鈷鐵硒化物在水中的質量濃度為1.0-5.0g/mL。

8.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（2）中，所述溶劑熱反應的溫度為120-240℃，時間為8-15h；所述洗滌的方式為用水和乙醇先后交叉洗滌≥3次；所述冷凍干燥的溫度為-40～-50 ℃，時間為24-48h。

9.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述熱處理的溫度為300-600℃，時間為2-4h。