多元素掺杂交联多孔碳负载磷化钴负极材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于锂离子电池的多元素掺杂交联多孔碳负载磷化钴负极材料的制备方法，包括：将麦芽糖和硫脲混合，得到第一混合粉体；将钴源和第一混合粉体研磨，得到第二混合粉体。向第二混合粉体中滴加植酸，得到第一混合浆体。将第一混合浆体干燥，在预设温度条件下烧结，得到用于锂离子电池的多元素掺杂交联多孔碳负载磷化钴负极材料。该制备方法简单易行，重复性好，并且利用该方法制备得到的多元素掺杂交联多孔碳负载磷化钴负极材料具有高容量和优异的循环稳定性。高容量和优异的循环稳定性。高容量和优异的循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
多元素掺杂交联多孔碳负载磷化钴负极材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池负极
，尤其涉及一种多元素掺杂交联多孔碳负载磷化钴负极材料的制备方法。

技术介绍

[0002]随着化石资源的短缺和能源需求的不断增长，迫切需要开发新的能源和储存装置。锂离子电池具有能量密度高、循环性能好、环境友好等优点已被广泛应用于电动汽车和电子设备中。然而，传统的石墨负极(372mAh g
‑1)比容量较低已无法满足对容量不断增长的需求。过渡金属磷化物由于其高比容量和低氧化还原电位，可以作为锂离子电池负极材料有前途的替代品，其中磷化钴(CoP)因其具有894mAh g
‑1的高比容量而被广泛研究。不幸的是，CoP的低本征导电性和在反复锂化/脱锂过程中的大体积变化限制了实际应用。
[0003]解决上述问题的有效方法是设计纳米化CoP颗粒或与碳材料结合以提高导电性。目前，将CoP与不同的碳材料(如碳包覆、碳纳米管、石墨烯和碳片)复合的方法已经被探索和报道，但上述常见的碳材料具有低比表面积、低孔隙率、低负载量等缺点，导致CoP利用率和循环性能较低，很难有效改善CoP的电化学性能。研究表明，通过引入杂原子(N、S、P、B等)不仅能够显著改善碳基底的孔隙率，还能提高电导率，促进离子传输速率，提供更多电化学活性位点，从而有效提高电极容量和倍率性能。在有效提高CoP负极材料电化学性能和实现经济效益方面具有巨大的潜力。因此，开发一种简单有效、重复性好、普适性高的合成方法，利用多元素掺杂多孔碳与CoP的复合结构有效抑制CoP的体积膨胀和团聚粉化，同时提高其作为锂离子电池负极材料的电化学性能具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，为了制备出容量高、循环稳定性好、高倍率性能的锂离子电池负极材料，本专利技术提供一种多元素掺杂交联多孔碳负载磷化钴负极材料的制备方法。
[0005]本专利技术公开了一种多元素掺杂交联多孔碳负载磷化钴负极材料的制备方法，包括：将麦芽糖和硫脲混合，得到第一混合粉体；将钴源和第一混合粉体研磨，得到第二混合粉体。向第二混合粉体中滴加植酸，得到第一混合浆体。将第一混合浆体干燥，在预设温度条件下烧结，得到用于锂离子电池的多元素掺杂交联多孔结构负载磷化钴负极材料。
[0006]在一些实施例中，麦芽糖和硫脲的质量比为1:(0.8～1)。
[0007]在一些实施例中，钴源包括以下至少之一：Co(CH3COO)2·
4H2O、Co(NO3)2·
6H2O、CoCl2·
6H2O、CoSO4·
7H2O，所述硫脲和钴源中钴的摩尔比为10:(0.7～1)。
[0008]在一些实施例中，植酸滴加量为1.5～3.0mL。
[0009]在一些实施例中，在预设温度条件下烧结包括：在惰性气氛和所述预设温度条件下烧结。
[0010]在一些实施例中，在预设温度条件下烧结的温度范围在800～900℃之间，在预设温度条件下烧结的时长范围在2～3h之间。
[0011]在一些实施例中，还原气氛包括包括Ar和N2气体。
[0012]本专利技术提供一种利用上述制备方法制备得到的用于锂离子电池的多元素掺杂交联多孔结构负载磷化钴负极材料。
[0013]在一些实施例中，交联多孔结构碳载体上有多元素掺杂。
[0014]本专利技术提供一种多元素掺杂交联多孔碳负载磷化钴负极材料在锂离子电池中的应用。
[0015]本专利技术提供一种用于锂离子电池的多元素掺杂交联多孔碳负载磷化钴负极材料的制备方法，通过将磷化钴负载在经高温还原形成的多元素掺杂交联多孔碳上，交联多孔碳载体能有效抑制磷化钴的体积膨胀，对磷化钴起到很好的分散作用，抑制其在电化学反应中的团聚粉化，该制备方法简单有效、重复性好、普适性高。
[0016]另外，本专利技术提供的多元素掺杂交联多孔碳负载磷化钴负极材料作为锂离子电池负极材料在电化学反应过程中显示出高容量，优异的倍率性能和循环稳定性。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例示出的多元素掺杂交联多孔碳负载磷化钴负极材料的制备流程图；
[0018]图2为本专利技术实施例1制备的多元素掺杂交联多孔碳负载磷化钴负极材料的扫描电子显微镜图；
[0019]图3为本专利技术实施例1制备的多元素掺杂交联多孔碳负载磷化钴负极材料的透射电子显微镜图；
[0020]图4为本专利技术实施例1制备的多元素掺杂交联多孔碳负载磷化钴负极材料的X射线粉末衍射图；
[0021]图5为本专利技术实施例1制备的多元素掺杂交联多孔碳负载磷化钴负极材料在锂离子电池中的CV曲线图；
[0022]图6为本专利技术实施例1制备的多元素掺杂交联多孔碳负载磷化钴负极材料在锂离子电池中在0.1A g
‑1的电流密度下前五圈的充放电曲线图；
[0023]图7为本专利技术实施例1制备的多元素掺杂交联多孔碳负载磷化钴负极材料在锂离子电池中在0.1A g
‑1的电流密度下循环200圈的循环性能图；
[0024]图8为本专利技术实施例1制备的多元素掺杂交联多孔碳负载磷化钴负极材料在锂离子电池中在0.5A g
‑1的电流密度下循环800圈的循环性能图；
[0025]图9为本专利技术实施例1制备的多元素掺杂交联多孔碳负载磷化钴负极材料在锂离子电池中在5.0A g
‑1和10.0A g
‑1的电流密度下循环5000圈的超长循环稳定性变化图；
[0026]图10为本专利技术实施例1制备的多元素掺杂交联多孔碳负载磷化钴负极材料在锂离子电池中不同电流密度下的倍率性能图。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。
[0028]图1为本专利技术实施例示出的多元素掺杂交联多孔碳负载磷化钴负极材料的制备流
程图。如图1所示，本专利技术提供一种多元素掺杂交联多孔碳负载磷化钴负极材料的制备方法，包括：将麦芽糖和硫脲混合，得到第一混合粉体；将钴源和第一混合粉体研磨，得到第二混合粉体。向第二混合粉体中滴加植酸，得到第一混合浆体。将第一混合浆体干燥，在预设温度条件下烧结，得到用于锂离子电池的多元素掺杂交联多孔碳负载磷化钴负极材料。
[0029]在操作S101，将麦芽糖和硫脲混合，得到第一混合粉体。
[0030]根据本专利技术的实施例，将麦芽糖和硫脲于研钵常温下混合，得到第一混合粉体。
[0031]根据本专利技术的实施例，麦芽糖可以为市售麦芽糖一水合物粉体。
[0032]根据本专利技术的实施例，硫脲可以为市售硫脲粉体。
[0033]根据本专利技术的实施例，麦芽糖和硫脲的质量比为1:(0.8～1)，可选为1:0.8、1:0.9、1:1。
[0034]在操作S102，将钴源和第一混合粉体研磨，得到第二混合粉体。
[0035]根据本专利技术的实施例，将钴源和第一混合粉体于研钵中研磨，研磨预设时长，例如10m本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于锂离子电池的多元素掺杂交联多孔碳负载磷化钴负极材料的制备方法，其特征在于，包括：将麦芽糖和硫脲混合，得到第一混合粉体；将钴源和第一混合粉体研磨，得到第二混合粉体；向第二混合粉体中滴加植酸，得到第一混合浆体；将第一混合浆体干燥，在预设温度条件下烧结，得到用于锂离子电池的多元素掺杂交联多孔碳负载磷化钴负极材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述麦芽糖和硫脲的质量比为1:(0.8～1)。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钴源包括以下至少之一：Co(CH3COO)2·
4H2O、Co(NO3)2·
6H2O、CoCl2·
6H2O、CoSO4·
7H2O，所述硫脲和钴源中钴的摩尔比为10:(0.7～1)。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：冷旭宁，张学谦，王依山，兰博，韦学忠，王超，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：