【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新能源材料，具体涉及一种二次电池用长循环高倍率富含氧空位的碳包覆高熵氧化物负极活性材料及制备方法。
技术介绍
1、近年来，高熵氧化物(heos)由于具有热力学的高熵效应和动力学的迟滞扩散效应，使其在极端条件下也能保持结构的稳定性，因此，作为新能源材料表现出优异的循环稳定性。为了进一步提高heos负极材料的高倍率充放电性能，常常采用减小材料尺寸、异质结工程、原子和空位掺杂、层间距扩张、活性晶面暴露和纳米片设计等手段。但在实际的材料制备中，仅采用单一手段对于材料的离子存储性能提升效果十分有限。
2、现有研究大部分都是采用某一策略对heos负极材料进行单一功能的改性。yen等采用表面工程策略制备了聚苯胺包覆的岩盐型(co0.2cu0.2mg0.2ni0.2zn0.2)o的heo复合材料，并用作锂离子电池负极材料，该复合材料展示了提高的倍率性能，在10a/g电流密度下比容量高达261ma h/g(yen j-z,yang y-c.tuan h-y..interface engineering of highentropy oxide@polyaniline heterojunction enables highly stable and excellentlithium ion storage performance,chemical engineering journal,2022,450:137924.)。liu等采用原子掺杂工程制备了富含氧空位的岩盐型(licocumgnizn)o锂离子负极材料，在1a/
3、因此，开发一种简单、绿色环保且通用的策略，实现对heos负极材料的多功能调控，进一步提高heos负极材料的倍率性能是本领域亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服目前现有策略调控heos负极材料单一功能的不足，提供一种二次电池用长循环高倍率碳包覆高熵氧化物负极活性材料及制备方法。
2、为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术是通过以下技术方案实现：
3、本专利技术提供一种二次电池用长循环高倍率富含氧空位的碳包覆高熵氧化物负极活性材料，该材料为碳包覆的高熵氧化物复合材料，其形貌为具有微米厚度的片层结构，所述高熵氧化物具有介孔结构；所述片层结构由若干纳米颗粒组成，且表面包覆有一层导电性碳膜。
4、进一步地，上述二次电池用长循环高倍率富含氧空位的碳包覆高熵氧化物负极活性材料中，所述高熵氧化物的晶体结构是岩盐结构，化学式为(axcocumnnizn)o，其中a是li、na、k中的任意一种，用量x＝0.1～1。
5、进一步地，上述二次电池用长循环高倍率富含氧空位的碳包覆高熵氧化物负极活性材料中，所述高熵氧化物的晶体结构是尖晶石结构，化学式为m3o4，其中m为cr、mn、fe、co、cu、ni、zn、mg、al、k中的至少五种，但不同时含有co、cu、mg、ni和zn。
6、进一步地，上述二次电池用长循环高倍率富含氧空位的碳包覆高熵氧化物负极活性材料中，所述高熵氧化物的晶体结构是是钙钛矿结构，化学式为abo3，其中a为稀土元素la、gd、sm，b为cr、mn、fe、co、cu、ni、zn、mg、al、k中的至少五种。
7、本专利技术还提供一种二次电池用长循环高倍率富含氧空位的碳包覆高熵氧化物负极活性材料的制备方法，包括如下步骤：
8、1)称取一定量的含脲基化合物、葡萄糖和木糖醇，并在40～80℃的温度下搅拌，形成无水体系的低共熔溶剂；
9、2)按照高熵氧化物的化学式称取化学计量比的金属盐，加入到步骤1)所得的低共熔溶剂中，在40～80℃下继续搅拌，形成均匀溶液；
10、3)将步骤2)所得的均匀溶液利用微波加热后膨胀成深棕色固体泡沫；
11、4)将步骤3)所得的固体泡沫在高温下进行固相反应，然后空气急冷，得到富含氧空位的碳包覆的高熵氧化物复合材料。
12、进一步地，步骤1)中，所述低共熔溶剂包含既可作为氢键供体又可作为氢键受体的含脲基化合物、葡萄糖和木糖醇中的至少一种，所述含脲基化合物选自尿素和缩二脲中的至少一种。
13、进一步地，所述含脲基化合物、葡萄糖和木糖醇的摩尔比为2:1～1.5:0～1。
14、进一步地，步骤2)中，所述金属盐为金属硝酸盐、金属醋酸盐或金属氯化物，其中金属氯化物提供的金属阳离子不超过两种；所述金属盐的浓度为0.002～0.1mol/l。
15、进一步地，步骤4)中，固相反应的反应温度为450～900℃，反应时间为0.5～4h。
16、本专利技术还提供一种二次电池用长循环高倍率富含氧空位的碳包覆高熵氧化物负极活性材料在制备二次电池负极方面的应用。
17、本专利技术的有益效果是：
18、1、本专利技术所采用的低共熔溶剂由既可作为氢键供体又可作为氢键受体的含脲基化合物、葡萄糖和木糖醇三者组成，该组合在较低温度下就能形成无水体系的低共熔溶剂，木糖醇的加入不仅能降低共晶点温度还能调控低共熔溶剂粘度。
19、2、本专利技术采用低共熔溶剂作为溶剂，不仅绿色环保，而且确保原料达到分子水平混匀，最终产物实现了化学计量比。
20、3、本专利技术采用的金属源既可以是硝酸盐、也可以是醋酸盐、还可以是部分氯化盐，可明显降低硝酸盐尤其是化学管制硝酸盐的使用。
21、4、本专利技术通过流程简单，可控制备了富含氧空位、兼具介孔结构和碳包覆的片层状高熵氧化物负极材料，元素含量测试表明所含元素比例接近化学式组成。
22、5、本专利技术所提供的制备方法对于具有不同化学组成的岩盐型、尖晶石型和钙钛矿型高熵氧化物具有广泛的普适性。
23、当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。
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1.二次电池用长循环高倍率富含氧空位的碳包覆高熵氧化物负极活性材料，其特征在于：该材料为碳包覆的高熵氧化物复合材料，其形貌为具有微米厚度的片层结构，所述高熵氧化物具有介孔结构；所述片层结构由若干纳米颗粒组成，且表面包覆有一层导电性碳膜。
2.根据权利要求1所述的二次电池用长循环高倍率富含氧空位的碳包覆高熵氧化物负极活性材料，其特征在于：所述高熵氧化物的晶体结构是岩盐结构，化学式为(AXCoCuMnNiZn)O，其中A是Li、Na、K中的任意一种，用量x＝0.1～1。
3.根据权利要求1所述的二次电池用长循环高倍率富含氧空位的碳包覆高熵氧化物负极活性材料，其特征在于：所述高熵氧化物的晶体结构是尖晶石结构，化学式为M3O4，其中M为Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Ni、Zn、Mg、Al、K中的至少五种，但不同时含有Co、Cu、Mg、Ni和Zn。
4.根据权利要求1所述的二次电池用长循环高倍率富含氧空位的碳包覆高熵氧化物负极活性材料，其特征在于：所述高熵氧化物的晶体结构是是钙钛矿结构，化学式为ABO3，其中A为稀土元素La、Gd、Sm，B为Cr、Mn、
5.根据权利要求1-4任一项所述的二次电池用长循环高倍率富含氧空位的碳包覆高熵氧化物负极活性材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述低共熔溶剂包含既可作为氢键供体又可作为氢键受体的含脲基化合物、葡萄糖和木糖醇中的至少一种，所述含脲基化合物选自尿素和缩二脲中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述含脲基化合物、葡萄糖和木糖醇的摩尔比为2:1～1.5:0～1。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤2)中，所述金属盐为金属硝酸盐、金属醋酸盐或金属氯化物，其中金属氯化物提供的金属阳离子不超过两种；所述金属盐的浓度为0.002～0.1mol/L。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤4)中，固相反应的反应温度为450～900℃，反应时间为0.5～4h。
10.如权利要求1-4任一项所述的二次电池用长循环高倍率富含氧空位的碳包覆高熵氧化物负极活性材料在制备二次电池负极方面的应用。
...【技术特征摘要】
1.二次电池用长循环高倍率富含氧空位的碳包覆高熵氧化物负极活性材料，其特征在于：该材料为碳包覆的高熵氧化物复合材料，其形貌为具有微米厚度的片层结构，所述高熵氧化物具有介孔结构；所述片层结构由若干纳米颗粒组成，且表面包覆有一层导电性碳膜。
2.根据权利要求1所述的二次电池用长循环高倍率富含氧空位的碳包覆高熵氧化物负极活性材料，其特征在于：所述高熵氧化物的晶体结构是岩盐结构，化学式为(axcocumnnizn)o，其中a是li、na、k中的任意一种，用量x＝0.1～1。
3.根据权利要求1所述的二次电池用长循环高倍率富含氧空位的碳包覆高熵氧化物负极活性材料，其特征在于：所述高熵氧化物的晶体结构是尖晶石结构，化学式为m3o4，其中m为cr、mn、fe、co、cu、ni、zn、mg、al、k中的至少五种，但不同时含有co、cu、mg、ni和zn。
4.根据权利要求1所述的二次电池用长循环高倍率富含氧空位的碳包覆高熵氧化物负极活性材料，其特征在于：所述高熵氧化物的晶体结构是是钙钛矿结构，化学式为abo3，其中a为稀土元素la、gd、sm，b为cr、mn、fe、co、cu、...
【专利技术属性】
技术研发人员：冒爱琴，鲍梦凡，陈诗洁，杨海琴，郑翠红，檀杰，林娜，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：
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