[發明專利]一種銀摻雜的硬碳復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202211065733.4
• 申請日: 2022-09-01
• 公開（公告）號: CN115312739A
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 裴國軍;王福壽;王福國;王福山;裴成勇
• 申請（專利權）人: 新疆天宏基科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38
• 代理公司: 北京鼎佳達知識產權代理事務所(普通合伙) 11348
• 代理人: 劉鐵生;孟阿妮

本發明為一種銀摻雜的硬碳復合材料及其制備方法。一種銀摻雜的硬碳復合材料的制備方法，包括：(1)將有機銀化合物、有機酸與有機溶劑混勻，得混合液；(2)采用電化學法，以氨基化樹脂為工作電極，混合液為溶劑，飽和甘汞為對電極，循環伏安法掃描后，洗滌，干燥，得銀摻雜硬碳前驅體材料；(3)將所述的銀摻雜硬碳前驅體材料添加到有機溶劑中混勻后，滴加肼類還原劑，超聲分散后，過濾、干燥，在惰性氣氛、700～1100℃下保溫1～6h，得銀摻雜的硬碳復合材料。本發明所述的一種銀摻雜的硬碳復合材料及其制備方法，通過電化學沉積法在硬碳孔隙中沉積氧化銀，提高摻雜均勻性、一致性、過程可控性，同時反應條件溫和、與硬碳前驅體的相容性好。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池材料制備領域，具體涉及一種銀摻雜的硬碳復合材料及其制備方法。

背景技術

硬碳是一種難石墨化的無定形碳，其具有零膨脹、快充低溫性能優異等優點，但是由于硬碳自身高的孔隙及其比表面積，造成其材料的首次效率較低(約80％)，高溫存儲性能偏差，電子導電性較差，限制其應用。而提升材料的首次效率之一是減少材料的孔隙，降低副反應，提升首次效率，但是會降低其動力學性能。例如通過摻雜瀝青并碳化，摻雜微量金屬元素(比如納米銀、納米銅等)，但是由于金屬銀/銅自身的密度較大，容易造成材料之間的均勻性較差，影響其加工性能。同時納米金屬存在與電解液反應劇烈，造成其高溫存儲下降。

有鑒于此，本發明提出一種新的銀摻雜的硬碳復合材料及其制備方法，在摻雜金屬元素降低電子阻抗的同時，加工性能好、制備過程簡單，可以提升材料的首次效率、功率等性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種銀摻雜的硬碳復合材料的制備方法，通過采用電化學法將有機銀化合物沉積在多孔硬碳孔隙，并進行還原，得到銀摻雜硬碳復合材料，可以提升硬碳材料的首次效率及其功率性能。

為了實現上述目的，所采用的技術方案為：

一種銀摻雜的硬碳復合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將有機銀化合物、有機酸與有機溶劑混合均勻，得到混合液；

(2)采用電化學法，以氨基化樹脂為工作電極，以混合液為溶劑，飽和甘汞為對電極，通過循環伏安法掃描10～100周后，采用0.1mol/L的HCL洗滌，真空干燥，得到銀摻雜硬碳前驅體材料；

(3)將所述的銀摻雜硬碳前驅體材料添加到有機溶劑中混勻后，滴加肼類還原劑，超聲分散處理后，過濾、干燥，在惰性氣氛、700～1100℃下保溫1～6h后，降溫至室溫，粉碎，得所述的銀摻雜的硬碳復合材料。

進一步的，所述的步驟(1)中，有機銀化合物為四氟硼酸銀、三氟甲烷磺酸銀、三氟乙酸銀、六氟磷酸銀中的一種；

有機酸為聚苯乙烯磺酸或聚乙烯磺酸；

有機溶劑為四氯化碳、環己烷、二甲苯、N-甲基吡咯烷酮中的一種。

進一步的，所述的步驟(1)中，有機銀化合物、有機酸、有機溶劑的質量比為100:1～10:500～1000。

進一步的，所述的步驟(2)中氨基化樹脂的制備方法為：將樹脂在酸性溶液中浸泡處理22～26h后，添加到苯胺溶液中，攪拌分散0.8～1.2h，過濾、干燥，得氨基化樹脂。

再進一步的，所述的樹脂為酚醛樹脂、糠醛樹脂、環氧樹脂中的一種；

所述的酸性溶液為硫酸、硝酸、磷酸、鹽酸溶液的一種，質量濃度為10～20wt％。

進一步的，所述的步驟(2)中，在-2V～2V、0.5～5mV/s的條件下掃描

進一步的，所述的步驟(3)中，肼類還原劑為無水肼、甲基肼、乙基肼、丙基肼、叔丁基肼中的一種。