一种氮掺杂碳纳米管封装镍纳米颗粒骨架及其制备与应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115939394A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202211558008.0(22)申请日2022.12.06(71)申请人山东省科学院能源研究所地址250014山东省济南市历下区科院路19号(72)发明人楚晨潇孟维松王利明秦显忠蔡飞鹏王波姜桂林(74)专利代理机构济南圣达知识产权代理有限公司37221专利代理师郑平(51)Int.Cl.H01M4/62(2006.01)H01M10/054(2010.01)B82Y30/00(2011.01)权利要求书2页说明书7页附图2页(54)发明名称一种氮掺杂碳纳米管封装镍纳米颗粒骨架及其制备与应用(57)摘要本发明通过提供一种氮掺杂碳纳米管封装镍纳米颗粒骨架及其制备与应用，抑制钠枝晶生长，提高钠金属负极电沉积和剥离可逆性，实现金属钠在半电池和对称电池的测试中呈现出高的库伦效率和稳定的循环。本发明的沉积骨架拥有大的比表面积，能够有效降低局部电流密度，抑制钠枝晶生长，缓解体积膨胀；氮掺杂增加了沉积骨架的亲钠性，可以降低成核过电位，并且具有较强的局域电子密度，可以诱导钠的均匀沉积；此外，自由电子可以从镍纳米颗粒转移至碳层，使碳表面富集电子，促进钠在骨架表面的均匀沉积。本发明的沉积骨架能够提高电池的循环性能，将为发展稳定的钠金属负极提供新的思路。CN115939394ACN115939394A权利要求书1/2页1.一种氮掺杂碳纳米管封装镍纳米颗粒骨架的制备方法，其特征在于，具体步骤为：步骤一：将丁二酮肟和聚乙二醇2000溶解在无水乙醇中，得到溶液A；将六水合氯化镍溶解在去离子水中，得到溶液B；其中，丁二酮肟的质量为1～1.5g，聚乙二醇2000的质量为6～12g，无水乙醇的量为80～120ml；六水合氯化镍质量为2～3g，去离子水的用量为80～120ml；步骤二：将溶液A和溶液B置于冰箱中冷藏，然后将溶液A快速倒入溶液B中或将溶液B快速倒入溶液A中，静置几小时后抽滤；步骤三：将上述产物烘干后置于管式炉中，并加入三聚氰胺进行煅烧，得到所述氮掺杂碳纳米管封装镍纳米颗粒骨架。2.如权利要求1所述一种氮掺杂碳纳米管封装镍纳米颗粒骨架的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，丁二酮肟的质量为1.2g，聚乙二醇2000的质量为10g，无水乙醇的量为100ml。3.如权利要求1所述一种氮掺杂碳纳米管封装镍纳米颗粒骨架的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，六水合氯化镍质量为2.4g；去离子水的用量为100ml。4.如权利要求1所述一种氮掺杂碳纳米管封装镍纳米颗粒骨架的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，溶液A和溶液B在冰箱中冷藏的时间为1～3h，冷藏温度为2～6℃，优选的，所述冷藏的时间为2h；优选的，所述冷藏温度为4℃。5.如权利要求1所述一种氮掺杂碳纳米管封装镍纳米颗粒骨架的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，将溶液A倒入溶液B中时加入磁子不断搅拌，转速为600～800r/min，倒完后停止搅拌，静置3～5h；优选的，所述转速为800r/min；优选的，所述静置时间为5h。6.如权利要求1所述一种氮掺杂碳纳米管封装镍纳米颗粒骨架的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，产物的干燥温度为60℃，干燥时间为6～10h得到前驱体；优选的，所述干燥时间为8h。7.如权利要求1所述一种氮掺杂碳纳米管封装镍纳米颗粒骨架的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，煅烧的三聚氰胺的质量是前驱体质量的5～8倍，三聚氰胺置于前驱体的上游2.5‑3.5cm距离；优选的，所述煅烧的三聚氰胺的质量是前驱体质量的7～8倍；优选的，所述三聚氰胺置于前驱体的上游3cm。8.如权利要求1所述一种氮掺杂碳纳米管封装镍纳米颗粒骨架的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，煅烧的气氛为氩气，煅烧温度为500～700℃，时间为1～3h，升温速率为2～8℃/min；优选的，所述煅烧温度为600℃；优选的，所述煅烧时间为2h；优选的，所述升温速率为2℃/min。9.一种氮掺杂碳纳米管封装镍纳米颗粒骨架，其特征在于，根据权利要求1‑8任一项所述的制备方法制备得到。2CN115939394A权利要求书2/2页10.权利要求9所述一种氮掺杂碳纳米管封装镍纳米颗粒骨架在储能电池方面的应用。3CN115939394A说明书1/7页一种氮掺杂碳纳米管封装镍纳米颗粒骨架及其制备与应用技术领域[0001]本发明涉及储能电池领域，具体涉及一种氮掺杂碳纳米管封装镍纳米颗粒骨架及其制备与应用。背景技术[0002]公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。[0003]近年来，可充电电池技术迅速渗透