一种氮掺杂类石墨材料及其制备方法和用途技术

本发明专利技术涉及一种氮掺杂类石墨材料及其制备方法和用途，所述氮掺杂类石墨材料包含碳元素、氮元素和氧元素，其中，氮原子数量与碳原子数量比为2.5％至5.0％，所述氮掺杂类石墨材料为类石墨结构，部分氮原子与碳原子形成石墨型氮、吡啶型氮和吡咯型氮。所述的氮掺杂类石墨材料的制备方法，包括：S10非石墨碳源原料、氮源原料和水按比例混合成溶液；S20低温反应形成含氮前驱体；S30含氮前驱体高温还原煅烧。所述中氮掺杂类石墨材料具有良好的导电性能和优异的脱/嵌锂离子性能，表现为高可逆容量，优异倍率性能和循环性能，其制备方法原料来源广泛、产品一致性好，可实现规模化生产。

A nitrogen doped graphite like material and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种氮掺杂类石墨材料及其制备方法和用途
本专利技术涉及锂电池材料制备技术，尤其是一种氮掺杂类石墨材料及其制备方法和用途。
技术介绍
锂离子电池因具有优异性能而广泛应用于各种领域，其主要组成部分是正极、负极、隔膜及电解液，其中负极材料很大程度上决定了锂离子电池的能量密度。从锂离子电池实现商业化到现在，石墨是最成熟和应用最广的负极材料。石墨具有六元环碳网层状结构，碳碳之间是SP2杂化的，层层之间是分子作用力连接。石墨负极材料的比容量较低，最大理论容量为372mAh/g，而且存在首次不可逆容量大的缺点，导致其可逆比容量仅260mAh/g，不可逆比容量在100mAh/g以上。因此，石墨负极材料已经不能满足人们对高容量的锂离子电池的要求。当前，研究者们主要采用表面处理、表面包覆和元素掺杂等方法对石墨负极进行改性研究，以改善其自身结构缺点，提升电池的性能。专利技术专利申请CN108706578A公开了一种氮掺杂石墨烯及其制备方法和电容器，该方案将石墨烯和氮源的混合物进行球磨；将所述球磨得到的产物进行煅烧，得到所述氮掺杂石墨烯。该方法采用以石本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮掺杂类石墨材料，其特征在于：所述氮掺杂类石墨材料包含碳元素、氮元素和氧元素，其中，氮原子数量与碳原子数量比为2.5％至5.0％，所述氮掺杂类石墨材料为类石墨结构，部分氮原子与碳原子形成石墨型氮、吡啶型氮和吡咯型氮。/n

【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂类石墨材料，其特征在于：所述氮掺杂类石墨材料包含碳元素、氮元素和氧元素，其中，氮原子数量与碳原子数量比为2.5％至5.0％，所述氮掺杂类石墨材料为类石墨结构，部分氮原子与碳原子形成石墨型氮、吡啶型氮和吡咯型氮。


2.根据权利要求1所述氮掺杂类石墨材料，其特征在于：吡啶型氮和吡咯型氮的原子数量占氮原子数量的65％至85％；
任选的，氮原子数量与碳原子数量比为3.8％至4.2％。


3.根据权利要求1或2所述氮掺杂类石墨材料，其特征在于：氧原子数量与碳原子数量比为2.0％至4.0％；
任选的，吡啶型氮和吡咯型氮的原子数量占氮原子数量的72％至84％。


4.一种权利要求1-3任一项所述氮掺杂类石墨材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S10，将非石墨碳源原料、氮源原料和去离子水混合成溶液；其中，所述的碳源原料和氮源原料为分析纯规格，所述的去离子水用量为刚好溶解碳源原料和氮源原料即可；
步骤S20，将混合好的溶液放入加热设备中进行低温加热，反应形成含氮前驱体；其中，所述低温加热的温度为160℃至280℃；
步骤S30，将含氮前驱体放入气氛加热炉中进行高温还原煅烧处理，形成氮掺杂类石墨材料。


5.根据权利要求4所述氮掺杂类石墨材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S10中，所述的非石...

【专利技术属性】
技术研发人员：古思勇，谢建德，
申请(专利权)人：厦门量研新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35