一种钠离子电池用硫化钴/碳复合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CN113753962A(43)申请公布日2021.12.07(21)申请号202010492078.5B82Y40/00(2011.01)(22)申请日2020.06.01(71)申请人南京航空航天大学地址211100江苏省南京市江宁区将军大道29号南京航空航天大学材料科学与技术学院(72)发明人彭生杰连欣彤(51)Int.Cl.C01G51/00(2006.01)D01F1/10(2006.01)D01F9/21(2006.01)H01M4/36(2006.01)H01M4/58(2010.01)H01M4/587(2010.01)H01M10/054(2010.01)B82Y30/00(2011.01)权利要求书1页说明书6页附图3页(54)发明名称一种钠离子电池用硫化钴/碳复合负极材料及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种钠离子电池用硫化钴/碳合负极材料及其制备方法，属于钠离子电池技术领域。本发明的技术要点为：将聚丙烯腈、聚苯乙烯和乙酸钴溶解在N，N‑二甲基甲酰胺中，利用静电纺丝的方法得到钴盐的碳纳米纤维。将收集的布状PAN+PS‑Co(Ac)2材料浸润在溶有2‑甲基咪唑的水溶液中，静置得到PAN+PS‑Co(Ac)2@ZIF‑67复合材料。再与升华硫混合，于惰性气体中高温烧结即可。本发明中的硫化钴纳米颗粒均匀镶嵌在碳纳米纤维上，用于钠离子电池负极材料。本发明通过原位生长的方法制得的复合材料各组分间具有较强的结合力，烧结后的中空结构扩大了电极与电解质的接触面积，缩短了钠离子在充放电过程中的迁移距离，具有良好的电化学性能。CN113753962ACN113753962A权利要求书1/1页1.一种钠离子电池用硫化钴/碳复合负极材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：1)将电纺钴盐的碳纳米纤维PAN+PS-Co(Ac)2浸润在2-甲基咪唑的水溶液中，静置1-5h，取出冲洗，真空干燥后得到原位生长的PAN+PS-Co(Ac)2@ZIF-67材料；2)将步骤1)制得的PAN+PS-Co(Ac)2@ZIF-67材料在空气中预氧化后，与升华硫混合，在还原性气氛或者惰性气氛中于500-800℃保温1-5h，即得。2.根据权利要求1所述的钠离子电池用硫化钴/碳复合负极材料的制备方法，其特征在于：2-甲基咪唑和去离子水的配比为0.05-0.1g/mL，静置时间为0.5-2.0h，取出紫色电纺碳布后用去离子水冲洗1-5次，真空干燥的温度为50-80℃，时间为12-48h。3.根据权利要求1所述的钠离子电池用硫化钴/碳复合负极材料的制备方法，其特征在于：步骤2)中干燥后的PAN+PS-Co(Ac)2@ZIF-67材料在马弗炉中加热200-400℃，时间为1-3h。4.根据权利要求1所述的钠离子电池用硫化钴/碳复合负极材料的制备方法，其特征在于：步骤2)预氧化后的材料与升华硫的质量比为1∶1-1∶10，分别放置在瓷舟的两侧，升华硫置于石英管的上风口。5.根据权利要求1所述的钠离子电池用硫化钴/碳复合负极材料的制备方法，其特征在于：所述PAN+PS-Co(Ac)2材料由包括如下步骤的方法制得：a)将聚丙烯腈、聚苯乙烯和无水乙酸钴溶解在N，N-二甲基甲酰胺中，搅拌得到均匀的粉色溶液；b)利用静电纺丝技术将搅拌均匀的前驱体溶液在高电压下电纺形成含钴离子的碳纳米纤维PAN+PS-Co(Ac)2。6.根据权利要求5所述的钠离子电池用硫化钴/碳复合负极材料的制备方法，其特征在于：步骤a)中聚丙烯腈、聚苯乙烯的质量比为1∶0.2-1∶1，聚丙烯腈、无水乙酸钴的质量比为1∶1-1∶3。混合溶液的搅拌温度为50-90℃，搅拌时间为10h-24h。7.根据权利要求5所述的钠离子电池用硫化钴/碳复合负极材料的制备方法，其特征在于：步骤b)中静电纺丝的电压设定在15-25kv，液体流速为0.5-1.5mL/h，针头到收集器的距离为10-25cm，用铝箔收集纺好的碳纳米纤维。8.一种如权利要求1所述的制备方法制得的钠离子电池用硫化钴/碳复合负极材料。9.一种钠离子电池，包括正极、负极、隔膜、电解液，所述负极包括负极集流体铜箔以及涂覆在负极集流体表面的负极材料层，所述负极材料层包括负极活性物质、导电剂、粘结剂，其特征在于：所述负极活性物质为如权利要求8所述的硫化钴/碳复合负极材料。2CN113753962A说明书1/6页一种钠离子电池用硫化钴/碳复合负极材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种钠离子电池用硫化钴/碳复合负极材料及其制备方法，属于钠离子电池技术领域。背景技术[0002]随着全球能源危机和环境恶化问题日益突出，需要开发大规模的电能存储技术。锂离子电池由于其高容量、稳定的循环性