一种新型锂离子电池负极材料Al@MIL-53的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种新型锂离子电池负极材料Al@MIL

【技术实现步骤摘要】
一种新型锂离子电池负极材料Al@MIL
‑
53的制备方法及应用


[0001]本专利技术属于化学电源
，具体涉及一种新型锂离子电池负极材料Al@MIL
‑
53的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]随着电动汽车和大中型电池存储系统需求的加速，更高的能量和功率密度是锂离子电池的持续追求。为了加快锂离子电池的发展，研究和开发一种具有高比容量、良好安全性、稳定性的新型负极材料迫在眉睫。金属有机骨架(MOFs)又称多孔配位聚合物，由金属节点和有机配体构成，具有较大的比表面积、可调的孔结构和高的结晶度，在储能领域引起了大量的研究。但到目前为止，仍有一些难以克服的障碍阻碍了MOF基锂离子电池负极材料的发展。锂离子电池的MOF负极材料面临的主要挑战是其低电导率和结构不稳定，这导致了极低的倍率容量。为此，本专利技术提出一种导电结构和MOF的纳米结构相结合的核壳结构Al@MIL
‑
53负极材料，该材料比单一的MIL
‑
53负极和Al颗粒负极更容易提高锂离子电池负极材料的电化学性能，其独特的核壳结构具有较好的可逆放电比容量、优异的倍率性能和良好的循环稳定性。另外，该材料还具有来源广泛、价格廉价、对环境友好等优点，是一种非常具有应用前景的新型锂离子电池负极材料。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种新型锂离子电池负极材料Al@MIL
‑
53的制备方法及应用。
[0004]制备Al@MIL
‑r/>53负极材料的具体步骤为：
[0005](1)称取0.5g铝粉(10μm)和4.61g对苯二甲酸(H2BDC)，混合均匀，将其分别加入40mL H2O、20mL H2O和20mL无水乙醇、10mL H2O和30mL无水乙醇、8mL H2O和32mL无水乙醇中超声1h，然后将其转移到100mL反应釜中，放置在恒温烘箱中150℃保温12h。
[0006](2)将步骤(1)所得的沉淀物经过滤收集，用去离子水多次洗涤，将其在120℃真空烘箱中干燥12h，然后在Ar气氛中330℃活化48h，得到Al@MIL
‑
53复合材料。
[0007]对比样1：10μm的铝粉。
[0008]对比样2：称取1.3g Al(NO3)3·
9H2O、0.288g H2BDC，将其混合在30mL去离子水中超声1h，然后将其转移到100mL反应釜中，放置在恒温烘箱中220℃保温72h。然后将所得的沉淀物经过滤收集，用去离子水多次洗涤，将其在120℃真空烘箱中干燥12h，然后在Ar气氛中330℃活化48h，得到Al
‑
MOF。
[0009]本专利技术的Al@MIL
‑
53复合材料作为锂离子电池负极材料应用于制备锂离子电池。
[0010]本专利技术方法十分简便、成本低、产率高、制备条件易于控制，制备的Al@MIL
‑
53复合材料作为锂离子电池负极材料具有较好的可逆放电比容量、倍率性能和循环稳定性。
附图说明
[0011]图1为实施例1～3制备的对比样和Al@MIL
‑
53负极材料的XRD图谱。
[0012]图2为实施例1～6制备的对比样和Al@MIL
‑
53负极材料的SEM图。
具体实施方式
[0013]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明，需要指出的是以下实施例是为了本领域的技术人员更好地理解本专利技术，而不是对本专利技术保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述内容做出一些非本质的改进和调整。
[0014]实施例1：
[0015]10μm的铝粉，作为对照案例1。
[0016]实施例2：
[0017]称取1.3g Al(NO3)3·
9H2O、0.288g H2BDC，将其混合在30mL去离子水中超声1h，然后将其转移到100mL反应釜中，放置在恒温烘箱中220℃保温72h。然后将所得的沉淀物经过滤收集，用去离子水多次洗涤，将其在120℃真空烘箱中干燥12h，然后在Ar气氛中330℃活化48h，得到Al
‑
MOF材料作为对照案例2。
[0018]实施例3：
[0019](1)称取0.5g铝粉(10μm)和4.61g对苯二甲酸(H2BDC)，混合均匀，将其分别加入40mL H2O中超声1h，然后将其转移到100mL反应釜中，放置在恒温烘箱中150℃保温12h。
[0020](2)将步骤(1)所得的沉淀物经过滤收集，用去离子水多次洗涤，将其在120℃真空烘箱中干燥12h，然后在Ar气氛中330℃活化48h，得到Al@MIL
‑
53复合材料。
[0021]实施例4：
[0022](1)称取0.5g铝粉(10μm)和4.61g对苯二甲酸(H2BDC)，混合均匀，将其分别加入20mL H2O和20mL无水乙醇中超声1h，然后将其转移到100mL反应釜中，放置在恒温烘箱中150℃保温12h。
[0023](2)将步骤(1)所得的沉淀物经过滤收集，用去离子水多次洗涤，将其在120℃真空烘箱中干燥12h，然后在Ar气氛中330℃活化48h，得到Al@MIL
‑
53复合材料。
[0024]实施例5：
[0025](1)称取0.5g铝粉(10μm)和4.61g对苯二甲酸(H2BDC)，混合均匀，将其分别加入10mL H2O和30mL无水乙醇中超声1h，然后将其转移到100mL反应釜中，放置在恒温烘箱中150℃保温12h。
[0026](2)将步骤(1)所得的沉淀物经过滤收集，用去离子水多次洗涤，将其在120℃真空烘箱中干燥12h，然后在Ar气氛中330℃活化48h，得到Al@MIL
‑
53复合材料。
[0027]实施例6：
[0028](1)称取0.5g铝粉(10μm)和4.61g对苯二甲酸(H2BDC)，混合均匀，将其分别加入8mL H2O和32mL无水乙醇中超声1h，然后将其转移到100mL反应釜中，放置在恒温烘箱中150℃保温12h。
[0029](2)将步骤(1)所得的沉淀物经过滤收集，用去离子水多次洗涤，将其在120℃真空烘箱中干燥12h，然后在Ar气氛中330℃活化48h，得到Al@MIL
‑
53复合材料。
[0030]电化学性能测试：将实施例中制备的对比样和Al@MIL
‑
53材料作为电极活性材料，
导电炭黑(Super P)作为导电剂，聚偏氟乙烯(PVDF)作为粘结剂按质量比8:1:1的比例混合研磨均匀后，加入适量的N
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮(NMP)，调匀成浆后均匀涂覆在铜箔上，在80℃下真空干燥12小时，冲裁后得到Al@MIL
‑
53电极片。以制备的Al@MIL
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型锂离子电池负极材料Al@MIL
‑
53的制备方法，其特征在于具体步骤为：(1)称取0.5g铝粉(10μm)和4.61g对苯二甲酸(H2BDC)，混合均匀，将其分别加入40mL H2O、20mL H2O和20mL无水乙醇、10mL H2O和30mL无水乙醇、8mL H2O和32mL无水乙醇中超声1h，然后将其转移到100mL反应釜中，放置在恒温烘箱中150℃保温12h；(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐桂仁，栾宏，赵安宁，彭宁，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：