一种天然硫化矿基碳复合材料及其制备方法和应用.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CN113666426A(43)申请公布日2021.11.19(21)申请号202010413965.9H01M4/36(2006.01)(22)申请日2020.05.15H01M4/58(2010.01)H01M4/62(2006.01)(71)申请人中南大学H01M10/054(2010.01)地址410083湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号(72)发明人葛鹏赵文青张丽敏孙伟胡岳华(74)专利代理机构北京康思博达知识产权代理事务所(普通合伙)11426代理人刘冬梅范国锋(51)Int.Cl.C01G49/12(2006.01)C01G39/06(2006.01)C01G30/00(2006.01)C01B32/05(2017.01)权利要求书1页说明书9页附图4页(54)发明名称一种天然硫化矿基碳复合材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种天然硫化矿基碳复合材料及其制备方法和应用，所述复合材料由包括以下步骤的方法制备：步骤1、对天然硫化矿进行处理，获得细粒级天然硫化矿；步骤2、将所述细粒级天然硫化矿与碳源混合，获得混合物；步骤3、对所述混合物进行热处理，获得硫化矿基碳复合材料。本发明的复合材料采用天然硫化矿为原料，节能环保，并对天然硫化矿进行碳包覆，解决了天然硫化矿充放电体积膨胀、发生“穿梭效应”等问题，本发明的复合材料可用作钠离子电池负极材料，所得钠离子电池具有良好的循环性能。CN113666426ACN113666426A权利要求书1/1页1.一种天然硫化矿基碳复合材料，其特征在于，所述复合材料由天然硫化矿和碳源制备得到，所述天然硫化矿为过渡金属硫化矿矿物。2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在在于，所述天然硫化矿选自黄铁矿、辉锑矿、辉钼矿、黄铜矿、闪锌矿中的一种或几种，所述碳源为含碳有机物，优选选自沥青、低聚态酚醛树脂、聚乙烯吡咯烷酮、聚偏氟乙烯、吡咯、天然石墨、氧化石墨烯、多壁碳纳米管中的一种或几种。3.一种天然硫化矿基碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1、对天然硫化矿进行处理，获得细粒级天然硫化矿；步骤2、将所述细粒级天然硫化矿与碳源混合，获得混合物；步骤3、对所述混合物进行热处理，获得天然硫化矿基碳复合材料。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述处理包括粉碎处理，所述粉碎处理采用粉碎机进行，优选地，所述粉碎机为高剪切均质乳化机、行星式球磨机中的一种或几种，所述粉碎处理的时间为1～10h，所述细粒级天然硫化矿的粒径在10μm以下。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤2中，所述混合包括：将碳源与溶剂混合，然后加入细粒级天然硫化矿，混合5～100min，得到混合物，所述碳源选自低聚态酚醛树脂、聚乙烯吡咯烷酮、聚偏氟乙烯、沥青中的一种或几种，所述混合的方式为研磨、搅拌、超声中的一种或几种。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，细粒级天然硫化矿与碳源的质量比为1:1～10:1。7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤2中，所述混合包括：将细粒级天然硫化矿加入到分散剂溶液中混合，加入十二烷基硫酸钠混合，再加入吡咯单体混合，加入氧化剂，反应，优选伴随搅拌，优选地，所述分散剂为CTAB、PVP或SDBS。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，加入吡咯单体后搅拌0.5～2h，加入氧化剂后，反应0.5～2h，基于0.5～2g的细粒级天然硫化矿，吡咯单体的加入量为5～200μL。9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤3中，所述热处理的温度为200～1000℃，热处理时间为0.5～8h，升温速率为1～20℃/min。10.天然硫化矿基碳复合材料作为钠离子电池负极活性材料的应用。2CN113666426A说明书1/9页一种天然硫化矿基碳复合材料及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于电池电极领域，具体涉及一种天然硫化矿基碳复合材料及其制备方法和应用。背景技术[0002]随着互联网信息技术和新能源电动领域的不断发展，手机、笔记本电脑等移动电子产品和电动汽车深受广大消费者的青睐，现在大部分消费类电子产品和新能源交通工具使用的都是锂离子电池。但世界上锂资源的储量并不丰富，在地壳中它的含量仅为0.0065％，而且在全球的分布很不均匀，无法完全满足人们对锂离子动力电池的庞大需求，严重阻碍新能源技术的快速发展和大规模推广。钠元素作为锂元素的同主族元素，它们的物理化学性质相似，而且钠离子的嵌入机制与锂离子类似。且钠资源在地壳中的含量约为2.74％，且在世界范围内分布较为均匀，大大有利于降低其开发利用的成本。因此，开发资源丰富、无毒环保、可替代锂离子电池的钠离子电池储能技术势在必行