一种氮掺杂的碳电极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氮掺杂的碳电极材料，是以丙烯腈加其他单体制备的聚合物乳液先除去电解质后再加入电解质溶静置形成聚合物水凝胶，然后将聚合物水凝胶干燥后进行氧化和碳化两步热处理后制得。本发明专利技术还提供所述氮掺杂的碳电极材料的制备方法。本发明专利技术具有以下优点：所得材料中具有电化学活性的氮可以改变碳材料的导电性和界面稳定性，改善碳基电极的反应动力学，从而提高锂离子电池碳负极材料的结构稳定性和储锂性能。稳定性和储锂性能。稳定性和储锂性能。

【技术实现步骤摘要】
一种氮掺杂的碳电极材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池负极材料
，特别是一种氮掺杂的碳电极材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]石墨碳拥有电子传导率高、结晶度好及较低的充放电平台等优点，是锂离子电池负极材料的良好选择。然而，其较低的理论比容量(372mAh/g)一直是其发展的短板，阻碍了锂离子电池的实际应用。原子掺杂如掺杂氮原子和硼原子是改善石墨碳负极电化学性能的良好方法，其中氮是一种亲锂的元素，能够改变碳原子的电荷分布，提高其材料性能，氮的引入还能够产生更多的锂离子缺陷空位，从而提高材料的实际比容量。

技术实现思路

[0003]针对以上现有技术存在的不足，本专利技术提供一种氮掺杂的碳电极材料的制备方法，以丙烯腈为氮源，通过原位乳液聚合的方式掺杂到聚合物中，然后通过热处理的方式得到氮掺杂的碳电极材料，旨在借助具有电化学活性的氮元素来改善碳材料的导电性和界面稳定性，改善碳基电极的反应动力学，从而提高锂离子电池碳负极材料的结构稳定性和储锂性能。
[0004]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂的碳电极材料，其特征在于，以丙烯腈加其他单体制备的聚合物乳液先除去电解质后再加入电解质溶静置形成聚合物水凝胶，然后将聚合物水凝胶干燥后进行氧化和碳化两步热处理后制得。2.根据权利要求1所述的一种氮掺杂的碳电极材料的制备方法，其特征在于，其包括的步骤如下：(1)以丙烯腈加其他单体为掺杂氮源制备聚合物乳液；(2)用阴阳离子交换树脂洗涤上述聚合物乳液2～5次；(3)加入电解质溶液静置，得到聚合物水凝胶；(4)将聚合物水凝胶真空干燥，研磨后进行氧化和碳化两步热处理。3.根据权利要求2所述的一种氮掺杂的碳电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的其他单体包括苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酸丁酯以及二乙烯基苯中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的一种氮掺杂的碳电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中丙烯腈与其他单体的质量的比为1:1～4:1。5.根据权利要求2或者3所述的一种氮掺杂的碳电极材料的制备方法，其特征在于，所述聚合物乳液的制备方法包括的步骤如下：(a)按比例称取丙烯腈和其他单体混合均匀，得到混合单体；(b)将水和乳化剂加入到装有温度计、加热控温仪、搅拌器、加料管以及恒沸冷凝回流管的反应釜中，搅拌分散10～20分钟，然后称取5
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15％步骤(1)的混合单体加入到反应器中，升高温度至75～80...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢德龙，金艳，李冲，谢于辉，吴华，陈鑫智，梅毅，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：