[發明專利]一種硫基多金屬復合材料、制備、極片及鋰離子電池

在審

• 申請號: 202210770579.4
• 申請日: 2022-06-30
• 公開（公告）號: CN114975969A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 章亞飛;楊紅新;劉靜
• 申請（專利權）人: 蜂巢能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;C08G83/00;H01M4/134;H01M4/136;H01M4/137;H01M4/38;H01M4/58;H01M4/60;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 周淑歌

一種硫基多金屬復合材料、制備、極片及鋰離子電池，屬于鋰離子電池技術領域，克服現有技術中的材料作為鋰離子電池負極材料時比容量和循環保持率較低的缺陷。本發明硫基多金屬復合材料的制備方法包括以下步驟：步驟1、制備銅基MOFs材料和鋁基MOFs材料，制備過程中加入硅粉和鎢粉進行摻雜；步驟2、酸性條件下，采用硫基材料對銅基MOFs材料和鋁基MOFs材料進行刻蝕，得到前驅體；步驟3、在前驅體表面沉積碳、氟混合層；步驟4、在步驟3的產物表面包覆氧化硼。本發明提高了鋰離子電池負極材料的綜合性能。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種硫基多金屬復合材料、制備、極片及鋰離子電池。

背景技術

復合型鋰離子電池材料在電池的充放電過程中具有作為電子和離子載體的作用，能夠釋放和存儲能量，在電池成本組成方面具有較大的比重，是鋰離子電池的關鍵部件之一。在復合型鋰離子電池中，硬碳由于具有良好的穩定性和低電壓而被認為是工業化儲能系統中應用最成功的負極材料。然而，硬碳的離子脫嵌容量并不突出，每個碳圓環只能嵌入一個Li⁺形成LiC6，導致了其較低的理論比容量(372mAh·g^-1)。另外，有研究指出，硬碳會在一定程度上與電解液發生一系列的副反應，這會影響電池的循環性能表現，并且極有可能帶來一系列的安全問題。

MOFs是金屬有機骨架化合物的簡稱，是由無機金屬中心(金屬離子或金屬簇)與橋連的有機配體通過自組裝相互連接，形成的一類具有周期性網絡結構的晶態多孔材料，MOFs具有多孔、大比表面積和多金屬位點等諸多性能。因其具有獨特的微觀結構，MOFs基材料已經在電化學領域開始嶄露頭角。

但現有的MOFs基材料作為鋰離子電池負極材料對比容量及循環保持率的提高有限。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中的材料作為鋰離子電池負極材料時比容量和循環保持率較低的缺陷，從而提供一種硫基多金屬復合材料、制備、極片及鋰離子電池。

為此，本發明提供了以下技術方案。

第一方面，本發明提供了一種硫基多金屬復合材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1、制備銅基MOFs材料和鋁基MOFs材料，制備過程中加入硅粉和鎢粉進行摻雜；

步驟2、酸性條件下，采用硫基材料對銅基MOFs材料和鋁基MOFs材料進行刻蝕，得到前驅體；

步驟3、在前驅體表面沉積碳、氟混合層；

步驟4、在步驟3的產物表面包覆氧化硼。

進一步的，所述步驟1包括：

(1)將1，3，5-均苯甲酸、銅源、三乙醇胺混合，攪拌，得第一混合液；

(2)將鋁源與對苯二甲酸混合，攪拌，得第二混合液；

(3)將第一混合液、第二混合液、硅粉和鎢粉混合，加熱反應，冷卻、固液分離、對固體產物進行洗滌、烘干，制得Si、W摻雜的銅基MOFs材料和鋁基MOFs材料的混合材料。

進一步的，所述步驟1滿足條件A-D中的至少一項：

A、所述步驟1的(1)包括：將1，3，5-均苯甲酸與第一溶劑混合，得溶液A；將銅源溶解在第二溶劑中，得溶液B，將溶液A與溶液B混合均勻后，加入三乙醇胺，攪拌1～5h；

優選地，1，3，5-均苯甲酸與第一溶劑的用量比為(10～20)g：(150-200)ml；

優選地，銅源與第二溶劑的用量比為(20～30)g：(50～70)ml；

優選地，1，3，5-均苯甲酸與銅源的質量比為(10～20)：(20～30)；