【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料制备领域，具体为一种快离子导体包覆磷碳复合负极材料及其制备方法。
技术介绍
1、随着市场对钠离子电池能量密度及其快充性能要求的提高，要求钠离子电池所用负极材料具有高的比容量及其快充性能。目前市场化硬碳材料主要以生物质材料为主，存在比容量偏低(300mah/g)，压实密度偏低(1.0g/cm3)及其快充性能偏差(≤1c)等问题，因此需要对其材料进行包覆及其表面改性处理提升材料的动力学性能及其材料的储钠性能。由于硬碳的储钠主要是通过材料的层间、孔洞及其表面吸附进行储钠，且孔洞之间由于存在孔的连通性差造成其倍率性能偏差。而磷材料在钠离子电池中形成磷化钠使其具有高的比容量(1200mah/g)，但是存在膨胀较大及其快充性能差等缺陷，因此需要对其材料进行包覆提升材料的电子和离子导电性提升材料的动力学性能。
2、申请人在申请本专利技术时，经过检索，发现中国专利公开了一种“硫磷共掺杂硬碳复合材料及其制备方法”，其申请号为“cn202210339329.5”，该专利复合材料为核壳结构，外壳为含氮的无定形碳，内核中硫原子质量占比1.11％～1.88％、磷原子质量占比1.88％～2.23％，其余为硬碳，其材料的比容量虽然得到提升，但是材料的膨胀较大及其界面阻抗较大，降低其快充性能，因此，根据申请人的专利技术，专利技术了一种快离子导体包覆磷碳复合负极材料，解决了目前硬碳存在能量密度低、快充性能差的缺陷。
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、针对现有技术的
3、(二)技术方案
4、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种快离子导体包覆磷碳复合负极材料，包括：内核与外壳，所述内核的材料为磷、活性炭且比例为80-95：5-20；
5、所述外壳由50-80％的快离子导体及其20-50％的无定形碳组成。
6、优选的，所述快离子导体为nati2(po4)3，na3v2(po4)3，nazr2(po4)3中的一种。
7、一种快离子导体包覆磷碳复合负极材料制备方法，包括以下步骤：
8、s1、按照质量比活性炭：红磷：造孔剂＝100：5-30：1-5，将活性炭及其造孔剂添加到球磨机中混合均匀，得混合料，之后将混合料添加到加热炉中，并添加红磷，在密闭的加热炉中加热到300℃-500℃进行沉积30-300min，得到磷碳负极前驱体材料；
9、s2、按照质量比，钾单质：磷碳负极前驱体材料＝1-10：100，将钾单质平铺在加热炉中底部，磷碳负极前驱体材料放置在加热炉中上部，之后加热到800℃-1000℃使其钾单质升华并沉积在磷碳负极前驱体材料的表面，之后在惰性气氛下降温到室温，得到钾掺杂磷碳负极材料；
10、s3、之后将钾掺杂磷碳负极材料添加到盐酸中，并在温度为50℃-100℃浸泡24-72h、过滤后采用去离子水洗涤，之后在50-100℃进行真空干燥24h，得到磷碳负极前驱体材料；
11、s4、按照质量比，快离子导体：导电剂：羧甲基纤维素钠：磷碳负极前驱体材料＝100：5-20：5-10:1000-2000，将快离子导体，导电剂及其羧甲基纤维素钠添加到压片机中压制成块状结构，之后采用磁控溅射法，将磷碳负极前驱体材料黏附于磁控溅射设备的样品台上，然后安装块状结构作为靶材，并进行磁控溅射，得到快离子导体包覆磷碳复合负极材料。
12、优选的，所述s4中导电剂为纳米银、纳米铜、纳米镍中的一种,粒径50-500nm。
13、优选的，所述s1中造孔剂为碳酸钙、碳酸锰、碳酸镁、碳酸锌中的一种。
14、优选的，所述s4中磁控溅射的参数为，电压为100-200v、电流为1-10a、磁控溅射功率为100-1000w、溅射气压为0.05-0.5pa条件下、溅射时间为5-30min，得到快离子导体包覆磷碳负极材料。
15、(三)有益效果
16、本专利技术提供了一种快离子导体包覆磷碳复合负极材料及其制备方法。具备以下有益效果：
17、快离子导体的引入可以提高磷碳复合负极材料的离子传导性能，并通过包覆快离子导体，可以提高钠离子在负极材料内的迁移速率，从而改善循环性能和快充性能；同时快离子导体的包覆还可以增强磷碳复合负极材料的稳定性，并在一定程度上缓解这种体积变化的影响，提高材料的稳定性和循环寿命，提供更好的电极接触和离子传输通道，减少首次充放电过程中的损失，提高首次效率。
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1.一种快离子导体包覆磷碳复合负极材料，其特征在于，包括：内核与外壳，所述内核的材料为磷、活性炭且比例为80-95：5-20；
2.根据权利要求1所述的一种快离子导体包覆磷碳复合负极材料，其特征在于：所述快离子导体为NaTi2(PO4)3，Na3V2(PO4)3，NaZr2(PO4)3中的一种。
3.一种快离子导体包覆磷碳复合负极材料制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种快离子导体包覆磷碳复合负极材料制备方法，其特征在于：所述S4中导电剂为纳米银、纳米铜、纳米镍中的一种且粒径50-500nm。
5.根据权利要求3所述的一种快离子导体包覆磷碳复合负极材料制备方法，其特征在于：所述S1中造孔剂为碳酸钙、碳酸锰、碳酸镁、碳酸锌中的一种。
6.根据权利要求3所述的一种快离子导体包覆磷碳复合负极材料制备方法，其特征在于：所述S4中磁控溅射的参数为，电压为100-200V、电流为1-10A、磁控溅射功率为100-1000W、溅射气压为0.05-0.5Pa条件下、溅射时间为5-30min，得到快离子导体包覆
...【技术特征摘要】
1.一种快离子导体包覆磷碳复合负极材料，其特征在于，包括：内核与外壳，所述内核的材料为磷、活性炭且比例为80-95：5-20；
2.根据权利要求1所述的一种快离子导体包覆磷碳复合负极材料，其特征在于：所述快离子导体为nati2(po4)3，na3v2(po4)3，nazr2(po4)3中的一种。
3.一种快离子导体包覆磷碳复合负极材料制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种快离子导体包覆磷碳复合负极材料制备方法，其特征在于：所述s4中导电...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵磊，吕波，路鹏飞，郭明，
申请(专利权)人：丰镇市宏升炭素有限公司，
类型：发明
国别省市：
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