含氮碳包覆金属硫化物纳微复合材料的制备方法及其应用.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CN107681139A(43)申请公布日2018.02.09(21)申请号201710862027.5H01M4/62(2006.01)(22)申请日2017.09.21H01M10/054(2010.01)(66)本国优先权数据201710506515.22017.06.28CN(71)申请人四川大学地址610065四川省成都市武侯区一环路南一段24号申请人南充中芯新能源科技有限公司(72)发明人吴振国郭孝东向伟钟本和(74)专利代理机构成都科海专利事务有限责任公司51202代理人吕建平(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/58(2010.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称含氮碳包覆金属硫化物纳微复合材料的制备方法及其应用(57)摘要本发明公开了一种含氮碳包覆金属硫化物纳微复合材料的制备方法，包括以下工艺步骤：将过渡金属盐、硫脲及氨基酸溶于乙醇中，于160-200℃下保温12-36h，然后经过洗涤、过滤、干燥制备得到前驱物，过渡金属盐、硫脲和氨基酸按制取材料中氮含量3—8wt％,碳含量8—15wt％计量配备；将前驱物置于煅烧炉于惰性气氛下，先在300-400℃下预煅烧2—6h,然后升温至600-800℃下煅烧2—10h，升温速率为2-5℃/分钟，自然充分冷却后得到金属硫化物纳微复合材料。本发明工艺过程简单，耗时少，耗能低，产率高，产品适应性强，所制备的金属硫化物材料结合了氮掺杂、碳包覆以及纳微结构优势，在作为钠离子电池负极材料时表现出了较高的可逆容量，优异的循环和倍率性能。CN107681139ACN107681139A权利要求书1/1页1.一种含氮碳包覆金属硫化物纳微复合材料的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤：(1)制备前驱物，将过渡金属盐、硫脲及氨基酸溶于乙醇中，于160-200℃下保温12-36h，然后经过洗涤、过滤、干燥制备得到前驱物，过渡金属盐、硫脲和氨基酸按制取材料中氮含量3—8wt％,碳含量8—15wt％计量配备；(2)前驱物热处理，将前驱物置于煅烧炉于惰性气氛下，先在300-400℃下预煅烧2—6h,然后升温至600-800℃下煅烧2—10h，升温速率为2-5℃/分钟，自然充分冷却后得到金属硫化物纳微复合材料。2.根据权利要求1所述的含氮碳包覆金属硫化物纳微复合材料的制备方法，其特征在于，过渡金属盐、硫脲和氨基酸按制取材料中氮含量与碳含量的质量比为1/2—1/3计量配备。3.根据权利要求2所述的含氮碳包覆金属硫化物纳微复合材料的制备方法，其特征在于，过渡金属盐、硫脲和氨基酸按制取材料中氮含量与碳含量的质量之和不大于制取材料20wt％计量配备。4.根据权利要求1或2或3所述的含氮碳包覆金属硫化物纳微复合材料的制备方法，其特征在于，所述氨基酸选自L-组氨酸、L-脯氨酸和L-色氨酸。5.根据权利要求4所述的含氮碳包覆金属硫化物纳微复合材料的制备方法，其特征在于，过渡金属盐为硫化铁，氨基酸选用L-脯氨酸。6.根据权利要求4所述的含氮碳包覆金属硫化物纳微复合材料的制备方法，其特征在于，过渡金属盐为二硫化钼，氨基酸选用L-组氨酸。7.根据权利要求1或2或3所述的含氮碳包覆金属硫化物纳微复合材料的制备方法，其特征在于，前驱物先在300-400℃下预煅烧3—5小时,然后升温至600-800℃下煅烧4—6小时。8.权利要求1至7中任一项权利要求所制备的含氮碳包覆金属硫化物纳微复合材料用作钠离子电池负极材料。2CN107681139A说明书1/4页含氮碳包覆金属硫化物纳微复合材料的制备方法及其应用技术领域[0001]本发明涉及碳包覆金属硫化物纳微复合材料技术，具体涉及一种含氮碳包覆金属硫化物纳微复合材料的制备方法及其在非水钠离子电池中的应用。背景技术[0002]随着化石燃料的消耗及环境污染的日益加剧，对可再生能源(风能、太阳能、潮汐能等)的利用越来越受到关注，大规模储能技术的发展也越来越受到重视。目前锂离子电池在储能领域已经得到了成功的应用，但锂资源储量有限且分布不均匀，锂离子电池成本高等问题限制了其在储能领域的大规模应用。由于钠的储量丰富且廉价易得，再加上钠离子和锂离子具有相似的电化学性，使得钠离子电池成为锂离子电池在储能领域的一种可行的替代技术。负极材料是钠离子电池中的关键组成部分，但关于负极材料的研究目前仍处于初级阶段。不仅如此，由于锂离子电池中传统的石墨负极在钠离子电池中无法使用，寻求新型钠离子电池负极材料变得尤为迫切。在各种候选负极材料中，金属硫化物由于其成本低、比容量高等优点而引起了大量关注。但金属硫化物在充放电过程中随着钠离子的脱嵌会伴随着有较大的体积应变，从而使电极分化，循环性能恶化。