[發明專利]一種堿金屬離子電池用負極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202111267713.0
• 申請日: 2021-10-29
• 公開（公告）號: CN114023955A
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 任東風;文貴強;陳濤;李新雨;李玉峰;劉海東;王文齊
• 申請（專利權）人: 凱盛石墨碳材料有限公司
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/054
• 代理公司: 安徽省蚌埠博源專利商標事務所(普通合伙) 34113
• 代理人: 楊晉弘

本發明涉及一種堿金屬離子電池用負極材料及其制備方法，其特征在于：（1）將膨脹石墨：金屬氯化物按重量比1:5～20混勻后，加入去離子水中，并加入混合物重量0.1?0.5%的表面活性劑，固液比為：1:50,攪勻后，形成懸浮液；（2）將懸浮液放入聚四氟乙烯反應釜中，密閉反應釜，180～250℃下反應2～12h；（3）反應產物離心，用去離子水和乙醇交換洗滌，離心得固體產物，100?110℃下干燥1?3h；（4）將干燥后產物：含氮化合物：含磷化合物按重量比20:0.3～1：0.3～0.8混勻后，氬氣保護下、450～600℃下加熱2～4h；（5）將所得產物：粘接劑按重量比20:0.2～0.5混勻后，氬氣保護下、800～1200℃煅燒1～4h；（6）將所得產物粉碎至?400目，即可。本發明優點：工藝較簡單，不僅能應用于鋰離子電池，也可應用于鉀鈉電池中。

技術領域

本發明屬于新能源材料領域，涉及一種堿金屬離子電池用負極材料及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池作為性能優越的綠色二次電池，已成為現今高新技術發展的重點之一，隨著市場的需求不斷電池。堿金屬離子電池主要包括鋰離子、鈉離子和鉀離子電池，由于鉀、鈉元素在地殼中的含量遠高于鋰元素，因此可作為新型二次電池的研究利用方向。但由于鉀離子(1.38?)和鈉離子（1.02?）的半徑比鋰離子（0.76?）半徑大很多，因此常規的鋰離子電池石墨負極和硅負極并不能很好的直接應用再鉀鈉電池中，因此開發新的負極材料不僅能應用于鋰離子電池，也可以在鉀鈉電池中具有應用前景是一種必要的趨勢。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術的不足，提供一種不僅能應用于鋰離子電池，也可以在鉀鈉電池中用負極材料及其制備方法；本發明所述負極材料分散性好、均一性高，活性離子固相擴散通道較多（主要基于作為骨架的膨脹石墨和g-C3N4包覆層的大的比表面積，有更多的活性孔道），形成的離子擴散通道間距可達4.2?以上，具有良好的電子電導率和離子固相遷移率（這個是基于膨脹石墨的三位導電網絡和氮磷摻雜后形成的空穴等缺陷和改變材料的能帶結構的解釋），能適應不同堿金屬離子電池對負極材料的要求。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種堿金屬離子電池用負極材料，其特征在于由以下重量份數比的原料制成：膨脹石墨（EG）1份、金屬氯化物5～20份、含氮化合物0.3～1份、含磷化合物0.3～0.8份、粘接劑0.2～0.5份、表面活性劑0.005-0.05份。

進一步，所述金屬氯化物為FeCl₃、SnCl₂、MnCl₂、AlCl₃、ZnCl₂，NiCl₂、CuCl₂、CrCl₃等中的一種。

進一步，所述含氮化合物為尿素、三聚氰胺、氯化銨、聚苯胺、六亞甲基四胺、硫脲，雙氰胺、二聚氰胺等中的一種或兩種。

進一步，所述含磷化合物為植酸、聚磷酸銨、六氯三聚磷腈、磷酸二氫銨、亞磷酸、三苯基磷、磷酸胺、磷酸氫二銨等中的一種或兩種的混合物。

進一步，所述粘接劑為羧甲基纖維素、聚乙烯醇、瀝青、酚醛樹脂、糠酮樹脂、萜烯樹脂、環氧樹脂、呋喃樹脂等中的一種。

一種堿金屬離子電池用負極材料的制備方法，其特征在于包含如下步驟：

（1）將膨脹石墨：金屬氯化物按重量比1:5～20混合均勻后，加入去離子水中，隨后向去離子水中加入混合物重量0.1-0.5%的表面活性劑，固液比為：1:50,攪拌均勻后，形成均一穩定的懸浮液；

（2）將懸浮液放入聚四氟乙烯反應釜中，密閉反應釜后，在180～250℃下反應，反應時間為2～12h；

（3）將步驟（2）所得產物溶液進行離心，固體用去離子水和乙醇交換洗滌，重復離心得到固體產物后，在100-110℃下干燥，干燥時間為1-3h；