一种金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料的制备方法；以溴化铅铯基材料、金属氟盐和碳材料为起始原料；先溴化铅铯基材料与金属氟盐混合、热处理；再与碳材料和低熔点氟盐混合、再热处理，获得金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料；该材料具有很好的电化学性能，在电池领域具有很好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料的制备方法
本专利技术专利涉及一种电极材料，具体涉及一种金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料的制备方法。
技术介绍
锂离子电池广泛用于手机、笔记本电脑、电动汽车等领域，是非常有应用前景的便携式电源。锂离子电池由正极、隔膜、负极和电解质组成。因此负极是决定锂离子电池性能的重要因素。传统的负极材料由于石墨能量密度低(372mAh/g)、高倍充放电能力差等缺点，已无法适应高能量、高功率的轻便型锂离子电池研发与应用。因此，开发高性能的负极材料是锂离子电池发展亟待解决的重要问题之一。近年来，新型无机钙钛矿材料因光学性能优异而在太阳能电池、光催化等领域得到应用。新型无机钙钛矿材料为立方晶体结构，具有特殊的八面体晶格，晶格空隙大，有利于锂离子的嵌入/嵌出，而且在锂离子嵌出过程中，钙钛矿晶体结构变形很小；即在充放电过程中钙钛矿材料的体积变化小。专利1(一种新型锂离子电池CsPbBr3/CNT钙钛矿复合材料及其制备方法，2019110996257)首次报道了CsPbBr3/CNT钙钛矿复合材料的制备与锂离子电池应用；以碳纳米管为导电载体，原位生长CsPbBr3，利用碳纳米管的高比表面积、高导电性、多孔结构等优点，克服了CsPbBr3导电性差的缺点，实现CsPbBr3/CNT的协同作用，获得优异的电化学性能。但是，纯CsPbBr3材料电化学性能差，而且在充放电循环过程中容量衰减快，其原因在于：CsPbBr3中溴易与锂反应而导致八面体晶格结构破坏。因此解决CsPbBr3在充放电过程中稳定存在是实现其在锂离子电池应用的关键问题。
技术实现思路
针对现有技术方案的缺陷，本专利技术的目的是提供一种金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料的制备方法。一种金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料的制备方法，其特征在于：以溴化铅铯基材料、金属氟盐和碳材料为起始原料；先溴化铅铯基材料与金属氟盐混合、热处理，再与碳材料和低熔点氟盐混合、再热处理，获得金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料；溴化铅铯基材料为溴化铅铯或以溴化铅铯为主的混合物的一种；金属氟盐为氟化锂、氟化钠、氟化钾、氟化钙、氟化镁、氟化锶、氟化钡、氟化亚铁和低熔点氟盐的两种或多种，且必须含有至少一种低熔点氟盐；低熔点氟盐为氟化亚锡、氟化亚锗、氟化亚锑的一种或两种；金属氟盐为溴化铅铯摩尔比的0.0001-0.3；碳材料为大孔径的石墨、石墨烯、介孔碳、碳微球的一种或两种；一种金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料的制备方法，包括：1)称量一定质量的溴化铅铯基材料、金属氟盐，混合搅拌；2)将步骤1)中产物加热至250-800℃，氩气气氛保护，恒温2-10h；再冷却至常温；3)将步骤2)中产物与碳混合搅拌；碳与溴化铅铯基材料的摩尔比为0.2-2；4)将步骤3)中产物与一定质量的低熔点氟盐混合；再升温至250-600℃，氩气气氛保护，恒温5-50h；再冷却至常温；获得金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料；所述的溴化铅铯基材料中Cs位、Pb位和Br位的两种或三种被部分替代；所述的金属氟盐改性溴化铅铯基材料结构保持稳定。在此进一步申明，本专利提出的溴化铅铯基材料为CsPbBr3,CsPbBr6,CsPb2Br5,Cs4PbBr6的一种，也包括其它化学计量比的溴化铅铯；也包括不同化学计量比的溴化铅铯混合物；本专利提出的以溴化铅铯为主的混合物，即包括溴化铅铯与其它材料的混合物，也包括采用不同制备方法得到的不纯溴化铅铯。在此进一步申明，本专利制备的金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料；利用金属氟盐部分替代溴化铅铯中的Cs位、Pb位和Br位，并在制备过程中通过两步加热步骤实现；第一步加热过程主要以取代Cs位和Br位为主；第二步加热过程主要以取代Pb位和Br位为主，并实现溴化铅铯基材料在碳表面均匀分散。在此进一步申明，本专利设计的金属氟盐，并不完全用于替代溴化铅铯中的Cs位、Pb位和Br位，可能还有部分以化合物形式存在溴化铅铯基材料/碳表面，有利于形成SEI，保证材料在充放电过程中结构的稳定性和导电性。与现有技术相比，本专利技术专利提供的金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料的制备方法，具有以下优势：1)制备工艺简单、工序可控、可产业化生产；2)金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料在充放电过程中结构稳定，具有很好的循环性能；3)金属氟盐和碳的协同作用，有利于锂离子在充放电过程中的嵌入/脱出。极大提高了电极材料的比容量和倍率性能；4)该材料制备方法新颖，材料电化学性能优异，在锂离子电池领域具有很好的应用前景。具体实施方式为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹举以下实施例详细说明如下：实例1一种金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料：1)0.01molCsPbBr3，0.001molLiF,0.0015molSnF2，0.01mol石墨一种金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料的制备方法，包括：1)称量0.01molCsPbBr3、0.001molLiF,0.0005molSnF2，混合搅拌；2)将步骤1)中产物加热至400℃，氩气气氛保护，恒温5h；再冷却至常温；3)将步骤2)中产物与0.01mol石墨、0.001molSnF2搅拌混合；4)将步骤3)中产物升温至350℃，氩气气氛保护，恒温5h；再冷却至常温；获得金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料；该铅基材料具有很好的电化学性能，在5Ag-1电流密度下和500次充放电循环过程中具有优异的电化学容量。实例2一种金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料：2)0.01molCsPbBr6，0.001molKF,0.0015molSnF2，0.01mol石墨烯一种金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料的制备方法，包括：1)称量0.01molCsPbBr6、0.001molKF,0.0005molSnF2，混合搅拌；2)将步骤1)中产物加热至350℃，氩气气氛保护，恒温5h；再冷却至常温；3)将步骤2)中产物与0.005mol石墨烯、0.001molSnF2搅拌混合；4)将步骤3)中产物升温至300℃，氩气气氛保护，恒温10h；再冷却至常温；获得金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料；该铅基材料具有很好的电化学性能，在5Ag-1电流密度下和500次充放电循环过程中具有优异的电化学容量。实例3一种金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料：3)0.005molCsPbBr3，0.005molCsPbBr6，0.001molNaF,0.0015molSnF2，0.01mol石墨一种金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料的制备方法，包括：1)称量0.005molCsPbB本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料的制备方法，其特征在于：以溴化铅铯基材料、金属氟盐和碳材料为起始原料；先溴化铅铯基材料与金属氟盐混合、热处理，再与碳材料和低熔点氟盐混合、再热处理，获得金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料；溴化铅铯基材料为溴化铅铯或以溴化铅铯为主的混合物的一种；金属氟盐为氟化锂、氟化钠、氟化钾、氟化钙、氟化镁、氟化锶、氟化钡、氟化亚铁和低熔点氟盐的两种或多种，且必须含有至少一种低熔点氟盐；低熔点氟盐为氟化亚锡、氟化亚锗、氟化亚锑的一种或两种；金属氟盐为溴化铅铯摩尔比的0.0001-0.3；碳材料为大孔径的石墨、石墨烯、介孔碳、碳微球的一种或两种；一种金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料的制备方法，包括：/n1)称量一定质量的溴化铅铯基材料、金属氟盐，混合搅拌；/n2)将步骤1)中产物加热至250-8000C，氩气气氛保护，恒温2-10h；再冷却至常温；/n3)将步骤2)中产物与碳混合搅拌；碳与溴化铅铯基材料的摩尔比为0.2-2；/n4)将步骤3)中产物与一定质量的低熔点氟盐混合；再升温至250-6000C，氩气气氛保护，恒温5-50h；再冷却至常温；获得金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料。/n...

【技术特征摘要】
1.一种金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料的制备方法，其特征在于：以溴化铅铯基材料、金属氟盐和碳材料为起始原料；先溴化铅铯基材料与金属氟盐混合、热处理，再与碳材料和低熔点氟盐混合、再热处理，获得金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料；溴化铅铯基材料为溴化铅铯或以溴化铅铯为主的混合物的一种；金属氟盐为氟化锂、氟化钠、氟化钾、氟化钙、氟化镁、氟化锶、氟化钡、氟化亚铁和低熔点氟盐的两种或多种，且必须含有至少一种低熔点氟盐；低熔点氟盐为氟化亚锡、氟化亚锗、氟化亚锑的一种或两种；金属氟盐为溴化铅铯摩尔比的0.0001-0.3；碳材料为大孔径的石墨、石墨烯、介孔碳、碳微球的一种或两种；一种金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹江行，谢文青，张军杰，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33