一种氮掺杂蜂巢型钠离子电池用负极材料及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115893510A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211484408.1(22)申请日2022.11.24(71)申请人贝特瑞（四川）新材料科技有限公司地址645353四川省宜宾市屏山县屏山镇宋家坝产业园区宋石路012号(72)发明人陈召钟正秦元祥杨书展(74)专利代理机构成都正德明志知识产权代理有限公司51360专利代理师张小娟(51)Int.Cl.C01G51/04(2006.01)H01M10/054(2010.01)H01M4/1391(2010.01)H01M4/52(2010.01)C01B32/05(2017.01)权利要求书1页说明书9页附图1页(54)发明名称一种氮掺杂蜂巢型钠离子电池用负极材料及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种氮掺杂蜂巢型钠离子电池用负极材料及其制备方法，包括通过模板和无表面活性剂路线，采用高压水热法制备氢氧化钴前驱体，再通过热处理法制得氮掺杂蜂巢型纳米片状Co3O4纳米板，最后再经过溶解再结晶的方式得到氮掺杂蜂巢型纳米片状Co3O4/C。孔隙结构为促进离子转运提供大量的通道，表面缺陷为快速离子吸附创造丰富的活性位点，坚固的碳壳保证整个结构的稳定性。本发明制备的纳米片状Co3O4/C可以直接作为钠离子电池的负极材料，具有结构稳定、高可逆容量、卓越的架构完整性、高循环性能以及高倍率性能等优点，具有良好的应用前景。CN115893510ACN115893510A权利要求书1/1页1.一种氮掺杂蜂巢型钠离子电池用负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将氢氧化钠溶液和氨水溶液的混合溶液滴入钴源的水溶液中，再加入尿素，进行高压水热反应，将产物清洗干燥后，制得Co(OH)2前驱体；(2)将Co(OH)2前驱体分段煅烧后，自然冷却得到空心蜂巢型纳米片状Co3O4；(3)将空心蜂巢型纳米片状Co3O4使用3‑氨丙基三乙氧基硅烷进行改性，再与PVP和HCl共混并搅拌，然后加入苯胺单体，在冰水浴中进行搅拌，再添加过硫酸铵进行氧化聚合；(4)将步骤(3)制得的样品用去离子水和无水乙醇洗涤并干燥，最后置于氮气气体中碳化，即可制得。2.如权利要求1所述的氮掺杂蜂巢型钠离子电池用负极材料的制备方法，其特征在于，所述钴源为硝酸钴、四氧化三钴、氢氧化钴或硫酸钴，所述钴源的水溶液浓度为0.03～0.06g/mL。3.如权利要求1所述的氮掺杂蜂巢型钠离子电池用负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的混合溶液通过以下方法制得：将质量分数为25wt％的氢氧化钠3～5mL和质量分数为25wt％的氨水1‑3mL分别加入到50‑70mL去离子水中，搅拌均匀；所述钴源的水溶液与所述混合溶液的体积比为20～40:26～35，所述尿素质量为0.1‑0.6g。4.如权利要求1所述的氮掺杂蜂巢型钠离子电池用负极材料的制备方法，其特征在于，所述高压水热反应的温度为100‑150℃，反应时间为3‑8h。5.如权利要求1所述的氮掺杂蜂巢型钠离子电池用负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)分段煅烧的第一段温度为150～250℃，升温速率为1℃/min，保温时间为1‑2h；第二段温度为400‑500℃，升温速率为3‑5℃/min，保温时间为2‑6h。6.如权利要求1所述的氮掺杂蜂巢型钠离子电池用负极材料的制备方法，其特征在于，所述蜂巢型纳米片状Co3O4和PVP的质量比为1‑100：1‑10，所述HCl体积为10‑100mL。7.如权利要求1所述的氮掺杂蜂巢型钠离子电池用负极材料的制备方法，其特征在于，所述苯胺单体与过硫酸铵的体积比为1:1.2，所述苯胺单体添加范围为0.1‑1mL，冰水浴反应的时间为30‑120min。8.如权利要求1所述的氮掺杂蜂巢型钠离子电池用负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中碳化温度为600‑800℃。9.采用权利要求1～8任一项所述的氮掺杂蜂巢型钠离子电池用负极材料的制备方法制备得到的氮掺杂蜂巢型钠离子电池用负极材料。2CN115893510A说明书1/9页一种氮掺杂蜂巢型钠离子电池用负极材料及其制备方法技术领域[0001]本发明属于钠离子电池材料技术领域，具体涉及到一种氮掺杂蜂巢型钠离子电池用负极材料及其制备方法。背景技术[0002]随着化石能源的逐渐枯竭，以风能、太阳能、潮汐能为代表的新能源引起了广泛关注。这些新能源都有利用率低、间歇性、难以并网发电的特点。为了使这些清洁可再生的新能源能够大规模使用，储能装置的发展势在必行。锂离子电池具有优秀的电化学性能，是目前商业化最成功的的电池，被广泛应用于手机、笔记本电脑和电动汽车等领域。但是，全球锂资源的储量有限且分布不均，锂离子电池作为大规模