一种无定形硫化亚锡/氮掺杂碳复合定向管状材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种无定形硫化亚锡/氮掺杂碳复合定向管状材料及其制备方法和应用，属于钾离子电池材料技术领域。硫化亚锡/氮掺杂碳复合材料为多孔定向管状结构，将成碳含氮聚合物和造孔聚合物加入溶剂中，得到溶液A，将锡盐加入溶剂中，得到溶液B，二者混合得到静电纺丝前驱体溶液，通过同轴静电纺丝，得到定向纳米管负极前驱体，对其依次硫化、浸泡、预碳化和碳化后得到硫化亚锡/氮掺杂碳复合材料。硫化亚锡的非晶性质有助于提高电化学稳定性，氮掺杂的多孔碳管骨架不仅提高了复合电极材料的电导率，而且缓冲了充放电循环中硫化亚锡的体积变化，定向结构加快电子和离子传输速度，提高了反应动力学。反应动力学。反应动力学。

【技术实现步骤摘要】
一种无定形硫化亚锡/氮掺杂碳复合定向管状材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及钾离子电池材料
，尤其涉及一种无定形硫化亚锡/氮掺杂碳复合定向管状材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着传统化石能源的过度消耗，全球能源结构正迅速转向清洁和可再生能源，其中风能、太阳能以及可充电二次电源等技术受到广泛关注。锂离子电池因其高能量密度和稳定的循环性能而获得广泛应用，但是，锂离子电池的致命缺陷在于锂资源的匮乏，锂元素在地壳中储备仅为0.0017％，因此寻找清洁高效的锂离子电池替代技术至关重要。
[0003]钾元素和锂元素属于同一族元素，理化性质相似，在电池中均表现为相同的“摇椅”式充放电形式，钾元素在地壳中的储量为2.09％，远高于锂元素，同锂相比，更易获得，成本低廉，其次钾具有更高的反应动力学和更低的标准氢电势，因此，钾离子电池已经成为探索化学储能新体系的热点。但是，钾离子电池的发展有碍于K
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半径远大于Li
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，致使其在嵌入/脱嵌电极材料时发生较大体积变化以及结构破坏，导致能量密本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无定形硫化亚锡/氮掺杂碳复合定向管状材料，其特征在于，所述硫化亚锡/氮掺杂碳复合材料为多孔定向管状结构，硫化亚锡为无定形，所述多孔管状结构的孔体积为0.3～0.5cm3·
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‑1，外径为200～500nm，内径为50～200nm，比表面积为300～400m2·
g
‑1，定向排列方向有序定向度大于80％。2.一种权利要求1所述的无定形硫化亚锡/氮掺杂碳复合定向管状材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将成碳含氮聚合物和造孔聚合物加入溶剂中，搅拌均匀，得到溶液A；将锡盐加入溶剂中，搅拌至溶解，得到溶液B，将所述溶液A和所述溶液B混合，搅拌均匀，静置，得到静电纺丝前驱体溶液；(2)将所述静电纺丝前驱体溶液作为外轴溶液，矿物油作为内轴溶液，进行同轴静电纺丝，于40～100℃，干燥2～10h，再在辛烷中浸泡8～14h去除内轴溶液，得到定向纳米管负极前驱体；(3)将所述定向纳米管负极前驱体进行硫化；(4)将硫化后的定向纳米管负极前驱体在氮气气氛下预碳化后，再碳化，得到硫化亚锡/氮掺杂碳复合材料。3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述成碳含氮聚合物选自聚丙烯腈、聚吡咯、纤维素和聚氨酯中的一种或多种；所述造孔聚合物选自聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯
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马来酸酐共聚物中的一种或多种；所述锡盐选自氯化锡、硝酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小燕，李瑞玲，陈育明，吴军雄，陈潇川，王曼茜，李轩，李曼娴，李川平，李祖林，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：发明
国别省市：