【技术实现步骤摘要】
氮掺杂纳米碳材料及其制备方法、金属锂负极及其制备方法和金属锂电池
[0001]本专利技术涉及电化学
，具体涉及氮掺杂纳米碳材料及其制备方法、金属锂负极及其制备方法和金属锂电池。
技术介绍
[0002]随着近年来电动汽车与移动电子设备的飞速发展，锂离子电池的能量密度已难以满足需要。金属锂由于具有极高的理论比容量(3860mAh
·
g
‑1)和最低的电位(
‑
3.04V vs.SHE)，被认为使最具潜力的负极材料之一，因此金属锂电池已成为下一代高比能电池的研究热点。金属锂电池不同于锂离子电池，其作用机制存在本质不同，例如，金属锂电池负极在电池中的作用机制是金属锂的沉积和溶解，其基本反应式为：充电：Li
+
+e＝Li；放电：Li－e＝Li
+
；而常规锂离子电池负极则是锂离子在负极材料中的嵌入和脱出。金属锂电池和锂离子电池的不同作用机理，使得其对材料的要求也存在本质区别。
[0003]而尽管金属锂具有极高的理论比容量和最低的电位，但是由于金...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂纳米碳材料，其特征在于，所述氮掺杂纳米碳材料具有中空的装填腔室和包裹所述装填腔室的氮掺杂石墨化碳层外壳；所述氮掺杂纳米碳材料的直径为5
‑
150nm；所述氮掺杂纳米碳材料的孔径分布曲线中具有不少于一个的介孔分布峰。2.根据权利要求1所述的氮掺杂纳米碳材料，其中，所述氮掺杂纳米碳材料的直径为5
‑
100nm，优选为5
‑
50nm；和/或和/或，所述氮掺杂石墨化碳层外壳的厚度为0.3
‑
20nm，优选为0.3
‑
15nm，更优选为0.3
‑
10nm。3.根据权利要求1所述的氮掺杂纳米碳材料，其中，所述氮掺杂纳米碳材料的比表面积为50
‑
1000m2/g，优选为200
‑
700m2/g，更优选为300
‑
500m2/g，进一步优选为385
‑
500m2/g；和/或所述氮掺杂纳米碳材料的孔体积为0.5
‑
2cm3/g，优选为0.8
‑
1.5cm3/g；和/或，所述氮掺杂纳米碳材料的孔径分布曲线中具有两个介孔分布峰；优选地，所述氮掺杂纳米碳材料的孔径分布曲线中，在3
‑
4nm处存在第一介孔分布峰，在9
‑
16nm处存在第二介孔分布峰；和/或，所述氮掺杂纳米碳材料的拉曼谱图中，I
D
/I
G
的范围为0.4
‑
1.3，优选为0.8
‑
1.3，更优选为0.9
‑
1.25。4.根据权利要求1所述的氮掺杂纳米碳材料，其中，由X射线光电子能谱测得所述氮掺杂纳米碳材料中，碳的摩尔含量为80
‑
99％，优选为90
‑
96％，更优选为90
‑
93％，进一步优选为91
‑
92％；和/或由X射线光电子能谱测得所述氮掺杂纳米碳材料中，氮的摩尔含量为0.5
‑
5％，优选为0.5
‑
2％，更优选为0.6
‑
0.8％，进一步优选为0.75
‑
0.8％；和/或，由X射线光电子能谱测得所述氮掺杂纳米碳材料中的氮物种包括吡咯氮和吡啶氮；优选地，以氮的总摩尔量为基准，吡咯氮的摩尔含量为65
‑
85％，吡啶氮的摩尔含量为5
‑
19％；和/或，由X射线光电子能谱测得所述氮掺杂纳米碳材料中的氮物种还包括石墨氮；优选地，以氮的总摩尔量为基准，石墨氮的摩尔含量为10
‑
17％。5.一种制备氮掺杂纳米碳材料的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)提供含有镍源、有机羧酸和溶剂的均相溶液，然后除去所述均相溶液中的溶剂，得到前驱体；(2)在惰性气氛或还原气氛保护下，将所述前驱体进行第一焙烧，得到焙烧产物；(3)将所述焙烧产物与酸接触反应，然后进行固液分离，得到纳米碳材料；(4)将所述纳米碳材料与含氮化合物进行混合，然后将得到的混合物进行第二焙烧，得到氮掺杂纳米碳材料。6.根据权利要求5所述的方法，其中，步骤(1)中，所述镍源与有机羧酸的质量比为1：0.1
‑
100，优选为1：0.2
‑
50，更优选为1：0.5
‑
5；和/或所述镍源选自醋酸镍、氯化镍、碳酸镍和碱式碳酸镍中的至少一种，优选为碱式碳酸镍；和/或所述多元有机羧酸选自柠檬酸、顺丁烯二酸、均苯三甲酸、对苯二甲酸和苹果酸中的至少一种，优选为柠檬酸。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，步骤(2)中，所述第一焙烧的条件包括：升温速率为0.5
‑
30℃/min，优选为1
‑
10℃/min；温度为600
‑
1300℃，优选为800
‑
1100℃；时间为20
‑
600min，优选为60
‑
480min；和/或所述惰性气氛由氮气、氩气、氖气和氦气...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨宇翔，荣峻峰，朱娜，谢婧新，吴耿煌，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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