一种碳包覆的二硫化钴钠离子电池负极材料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114335515A(43)申请公布日2022.04.12(21)申请号202111476031.0(22)申请日2021.12.06(71)申请人上海大学地址200444上海市宝山区上大路99号(72)发明人乔芸樊思伟刘浩李丽侴术雷(74)专利代理机构上海上大专利事务所(普通合伙)31205代理人顾勇华(51)Int.Cl.H01M4/58(2010.01)H01M4/62(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称一种碳包覆的二硫化钴钠离子电池负极材料的制备方法(57)摘要本发明公开了一种碳包覆的二硫化钴钠离子电池负极材料的制备方法，是利用钴的金属有机框架，空气下煅烧后，在室温下进行吡咯的聚合与包覆，将水和乙醇洗涤、干燥后的样品置于烧结炉中，在氮气气氛下，与硫粉混合后煅烧，反应制得碳包覆的二硫化钴材料。本发明所制备的碳包覆的二硫化钴用于钠离子电池负极材料，展现出了优异的电化学性能，在较大的电流密度下，经长循环后，仍然拥有较高的容量。而且，本发明的制备工艺简单易于控制，为制备钠离子电池负极材料提供了新的思路。CN114335515ACN114335515A权利要求书1/2页1.一种碳包覆的二硫化钴钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)四氧化三钴的制备：将设定量的六水硝酸钴和2‑甲基咪唑分别溶于去离子水中，混合搅拌、静置后，用水洗涤离心，将离心分离后的收集物在干燥箱中进行干燥后，然后在烧结炉中进行煅烧，得到黑色的四氧化三钴；(2)碳包覆的二硫化钴的制备：室温下，将所得的四氧化三钴溶于设定量的去离子水中，加入吡咯单体后进行搅拌，继续滴加过硫酸铵后搅拌、静置，且用水或乙醇洗涤离心，在干燥箱中干燥后，得到前驱体材料；将前驱体材料与硫粉按设定比例进行混合后得到混合反应物，然后将混合反应物置于烧结炉中，在氮气气氛下煅烧，得到碳包覆的二硫化钴；(3)将所得的碳包覆的二硫化钴与导电剂和粘结剂按照设定比例进行混合，得到浆料，在行星球磨机上对浆料进行球磨处理，将混合均匀的浆料用刮棒均匀的涂在金属箔片上，然后真空干燥，再用切片机切成电极片，从而得到碳包覆的二硫化钴钠离子电池负极材料。2.根据权利要求1所述碳包覆的二硫化钴钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤(1)中，将0.5821g六水硝酸钴和至少1.3g的2‑甲基咪唑分别溶于至少20mL去离子水中，先分别搅拌至少15分钟至溶解，再将六水硝酸钴溶液和2‑甲基咪唑溶液进行混合搅拌至少30分钟后，室温下静置至少4小时；然后用去离子水将所得固体洗涤至少3次，将固体放置于烘箱中，在不低于60℃下干燥至少12h。3.根据权利要求1所述碳包覆的二硫化钴钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤(1)中，干燥后的收集物在烧结炉中煅烧时，在空气氛围下，煅烧温度不低于300℃，升温速率不低于1℃/min，保温时间至少为3h，得到黑色的四氧化三钴。4.根据权利要求1所述碳包覆的二硫化钴钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤(2)中，将0.05g所得四氧化三钴，超声至少30min溶解在至少100mL去离子水中，然后加入至少50μL吡咯单体并搅拌至少1小时；再滴加至少10mL溶解有0.228g过硫酸铵的水溶液，搅拌至少4小时后，静置后得到固体物质，将所得固体物质用水和乙醇分别洗涤至少3次，离心后收集固体物质，然后将固体物质放置于干燥箱中，在不低于60℃下干燥至少12h，得到前驱体材料；按照每1g前驱体材料与至少10g硫粉的比例进行混合，得到混合反应物。5.根据权利要求1所述碳包覆的二硫化钴钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤(2)中，干燥后的前驱体材料与硫粉的质量比例为1：10。6.根据权利要求1所述碳包覆的二硫化钴钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤(2)中，控制煅烧温度不低于300℃，升温速率不低于3℃/min，保温时间至少为4h。7.根据权利要求1所述碳包覆的二硫化钴钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤(3)中，在行星球磨机上以不低于400转/分钟的速度球磨至少4小时，将混合均匀的浆料用刮棒均匀的涂在铜箔上，在真空干燥箱中以不低于60℃的温度烘干至少12小时，然后用切片机切成直径不大于12毫米的电极片。8.根据权利要求1所述碳包覆的二硫化钴钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在2CN114335515A权利要求书2/2页于：在所述步骤(3)中，碳包覆的二硫化钴、导电剂和粘结剂进行混合的质量比例为7:2:1。9.根据权利要求1所述碳包覆的二硫化钴钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤(3)中，导