纳米核壳镶嵌的纳米片状离子电池负极复合材料及其制备方法与应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114464780A(43)申请公布日2022.05.10(21)申请号202111424273.5B82Y40/00(2011.01)(22)申请日2021.11.26(71)申请人北京理工大学地址100081北京市海淀区中关村南大街5号(72)发明人于琪瑶胡俊王伟李宗佑张建国(74)专利代理机构北京中和戎智知识产权代理有限公司11995专利代理师战威刘永计(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/38(2006.01)H01M4/525(2010.01)B82Y30/00(2011.01)权利要求书2页说明书6页附图4页(54)发明名称纳米核壳镶嵌的纳米片状离子电池负极复合材料及其制备方法与应用(57)摘要本发明公开了一种纳米核壳镶嵌的纳米片状结构的离子电池负极复合材料及其制备方法与应用，所述方法包括：将三羟甲基氨基甲烷溶于溶剂中后进行超声搅拌；之后加入普鲁士蓝继续超声搅拌，得到混合均匀的蓝色溶液；再将盐酸多巴胺加入蓝色溶液中，并持续搅拌一段时间，得到褐色溶液；将褐色溶液进行多次清洗、离心后，再经真空干燥得到盐酸多巴胺包裹的普鲁士蓝褐色粉末；将褐色粉末进行高温煅烧，待管式炉冷却至室温后，收集黑色产物，即得到尺寸为0.2～4μm的纳米核壳镶嵌的纳米片状的Fe@Fe/Fe3O4@C离子电池负极复合材料。CN114464780ACN114464780A权利要求书1/2页1.一种纳米核壳镶嵌的纳米片状结构的离子电池负极复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：(1)配制Tris缓冲溶液，将一定量的三羟甲基氨基甲烷溶于溶剂中后进行超声搅拌，以确保Tris缓冲溶液混合均匀；(2)将一定质量的普鲁士蓝加入步骤(1)得到的Tris缓冲溶液中后进行超声搅拌，得到混合均匀的蓝色溶液；(3)将一定量的盐酸多巴胺加入步骤(2)得到的蓝色溶液中，并持续搅拌，得到褐色溶液；(4)将步骤(3)得到的褐色溶液进行多次清洗、离心后得到褐色沉淀，褐色沉淀经真空干燥后得到盐酸多巴胺包裹的普鲁士蓝褐色粉末；(5)将装有步骤(4)得到的褐色粉末的坩埚置于管式炉中进行高温煅烧，待管式炉冷却至室温后，收集黑色产物，即得到尺寸为0.2～4μm的纳米核壳镶嵌的纳米片状的Fe@Fe/Fe3O4@C离子电池负极复合材料。2.如权利要求1所述的离子电池负极复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述三羟甲基氨基甲烷的质量为121.14mg～12.114g，所述溶剂的用量为0.1‑10L；所述超声搅拌的时间T1为1‑10min。3.如权利要求2所述的离子电池负极复合材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂为体积比为1:1的去离子水和无水乙醇组成的混合溶剂。4.如权利要求1所述的离子电池负极复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述普鲁士蓝的质量为0.05～5g；所述超声搅拌的时间T2为2‑20min。5.如权利要求1所述的离子电池负极复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述盐酸多巴胺的质量为0.1～10g；所述搅拌的时间T3为10‑24h。6.如权利要求1所述的离子电池负极复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)的具体操作如下：待步骤(3)得到的褐色溶液冷却至室温后首先进行离心，之后采用乙醇溶剂对离心后的沉淀进行多次清洗、离心，得到褐色沉淀，再放入60℃的真空干燥箱中干燥12h，得到盐酸多巴胺包裹的普鲁士蓝褐色粉末。7.如权利要求1所述的离子电池负极复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述高温煅烧的工艺条件为：在惰性气体的保护下，以2～10℃/min的升温速率加热至650‑1200℃并保温2‑10h。8.如权利要求7所述的离子电池负极复合材料的制备方法，其特征在于，所述惰性气体为氩气或者氮气。9.一种采用权利要求1～8任一项所述的离子电池负极复合材料的制备方法制得的纳米核壳镶嵌的纳米片状结构的离子电池负极复合材料。10.一种离子电池负极复合材料的应用，其特征在于，作为离子电池负极的应用；所述离子电池负极的制备方法包括：将权利要求9所述的纳米核壳镶嵌的纳米片状结构的离子电池负极复合材料、碳黑和聚偏氟乙烯进行混合并研磨为均匀的粉末，其中，所述离子电池负极复合材料、碳黑和聚偏氟乙烯的质量比为8:1:1；2CN114464780A权利要求书2/2页加入N‑甲基吡咯烷酮至液体完全润湿所述粉末，并搅拌8～15h，之后将浆液均匀地涂布在铜箔上，再将铜箔置于80～100℃温度下真空干燥12～24h，再经冲片机制得直径为10mm的负极片，即得到离子电池负极。3CN114464780A说明书1/6页纳米核壳镶嵌的纳米片状离子电池负极复合材料及其制备方法与应用技术领域[00