一种钠离子电池钴铁铜硫化物负极材料及其制备方法.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CN111092222A(43)申请公布日2020.05.01(21)申请号201911265057.3(22)申请日2019.12.11(71)申请人中南大学地址410083湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号(72)发明人欧星蔡碧博罗弼张佳峰张宝(51)Int.Cl.H01M4/505(2010.01)H01M4/58(2010.01)H01M10/054(2010.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种钠离子电池钴铁铜硫化物负极材料及其制备方法(57)摘要一种钠离子电池钴铁铜硫化物负极材料及其制备方法，包括以下步骤：(1)利用钴源、铁源和铜箔和2-甲基咪唑溶于无水甲醇中，共沉淀合成得到多金属均匀分散、结构稳定的MOFs前驱体；(2)将多金属MOFs前驱体和硫源进行恒温混合搅拌，得到黑色的预硫化的多金属硫化物前驱体；(3)将黑色的预硫化多金属前驱体在管式炉中惰性气体的保护下高温热解，冷却后得到钴铁铜硫化物材料。本发明提供的方法制备得到的钴铁铜硫化物材料，形貌均一，结构稳定。本发明制备的钴铁铜硫化物用于二次钠离子电池的负极材料，使得制备的钠离子电池具有稳定性高、循环寿命长、倍率性能好等优点，能有效满足高性能钠离子制备的实际应用需要。CN111092222ACN111092222A权利要求书1/1页1.一种钠离子电池钴铁铜硫化物负极材料，其特征在于：对Co2+、Fe2+、Cu2+合成的多金属MOFs前驱体通过预硫化和高温热解而成，得到Co、Fe和Cu多金属硫化物材料。所述前驱体中元素为Co、Fe和Cu，其中Co与Fe的摩尔比为1～5，Fe与Cu的摩尔比为0.5～2，硫源中的S与前驱体中Zn、Co、Fe之和的摩尔比为0.5～2。2.一种钠离子电池钴铁铜硫化物负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将Co(NO3)2·6H2O，铁源，铜源，2-甲基咪唑按一定摩尔比溶于200mL无水甲醇中，并将溶液搅拌均匀；静置反应一段时间后将铜箔取出，将沉淀物离心洗涤，干燥，得到黄棕色多金属MOFs前驱体；(2)将(1)所得到的黄棕色多金属MOFs前驱体和硫源分散于100mL无水乙醇中，将混合溶液进行恒温搅拌一段时间，得到黑色的预硫化多金属硫化物前驱体；(3)将(2)所得到的黑色的预硫化多金属硫化物前驱体置于刚玉方舟内并置于管式炉的中间，将管式炉密封后通入惰性气体并加热一段时间后，自然冷却至室温，得到钴铁铜硫化物负极材料。3.根据权利2所述的一种钠离子电池钴铁铜硫化物负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述铁源为硝酸铁、氯化铁、硫酸铁、氯化亚铁、硫酸亚铁的一种或几种。4.根据权利2所述的一种钠离子电池钴铁铜硫化物负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述铜源为经酸清洗后的铜箔，铜箔长3-6cm、宽2-4cm，厚30-50μm。5.根据权利2所述的一种钠离子电池钴铁铜硫化物负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的静置反应时间为12-24h。6.根据权利2所述的一种钠离子电池钴铁铜硫化物负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，硫源种类为硫脲、硫代乙酰胺、硫化钠的一种或几种。7.根据权利2所述的一种钠离子电池钴铁铜硫化物负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，黄棕色多金属MOFs前驱体与硫源的质量比为1:3。8.根据权利2所述的一种钠离子电池钴铁铜硫化物负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，恒温搅拌温度为30-60℃，时间为30-60min。9.根据权利2所述的一种钠离子电池钴铁铜硫化物负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述惰性气体为纯氩气或纯氮气。10.根据权利2所述的一种钠离子电池钴铁铜硫化物负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述加热处理温度为550℃-700℃，时间为1-4h。2CN111092222A说明书1/4页一种钠离子电池钴铁铜硫化物负极材料及其制备方法技术领域[0001]本发明属于电池负极材料领域，具体涉及一种钠离子电池钴铁铜硫化物负极材料及其制备方法。背景技术[0002]随着社会的发展，能源短缺问题和环境污染问题日益严重，开发高效、清洁的能源转换与能源存储系统越来越重要。锂离子电池作为一种绿色环保的能源存储系统，已经广泛应用于数码电子产品，电动汽车，以及大规模储能设备中。随着新能源产业不断发展壮大，对各类锂离子电池产品的需求日益增加，但锂资源储量不足引起的生产成本高的问题会阻碍锂离子电池的进一步发展。同时，锂离子电池的能量密度和快速充放电性能难以满足未来电动汽车动力电池和电网大规模储能设备对高容量，长循环寿命，快速充放电等指标的要求。在此背景之下，与锂离子电池