一种氮硫双掺杂且锌负载的超薄碳壁碳球及其制备方法和应用技术

一种氮硫双掺杂且锌负载的超薄碳壁碳球及其制备方法和应用，以二水合乙酸锌、硫脲、乙二胺、去离子水、二甲基咪唑为原料，经过水热合成纤锌矿硫化锌纳米球前体、碳化和刻蚀的步骤，得到由全封闭介孔堆叠而成的放射状碳球。该碳球内部介孔密集且相连，而碳壁超薄，仅有原子层级。本发明专利技术提供的方法对于硫化锌纳米结构的调控具参考价值，且基于此合成的超薄碳壁碳球用于钠金属电池负极材料时，超薄的碳壁利于钠的快速穿透及传输，且能实现对钠金属的纳米封装，从而有效限制钠金属沉积进而抑制钠枝晶产生，使该金属电池具有良好的电化学循环性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钠金属电池电极材料，尤其涉及一种氮硫双掺杂且锌负载的超薄碳壁碳球及其制备方法和应用。

技术介绍

1、当今锂资源日益短缺，锂电池的发展也随之受限，已无法满足社会急剧增加的能源需求。与锂相比，钠具有资源丰富(约为2.74wt％，而锂仅为0.0017wt％)，分布广，成本低等优点，此外钠金属负极具有较高的理论比容量(1166mah·g-1)和很低的标准电位(-2.714v vs标准氢电极)。钠金属电池由此逐步走进公众视野，得到了广泛的研究。

2、然而，纯钠金属作为负极材料时，会造成三个主要问题：钠金属沉积过程中的体积膨胀会破坏电池结构，造成电池失效；钠枝晶的恶性生长在充放电过程中会刺穿电池隔膜，造成短路、着火、爆炸等安全问题；不稳定的固态电解质界面膜会导致大量的副反应，加之循环过程中枝晶断裂形成“死钠”，导致活性材料的快速损耗，造成电池容量的快速衰减。这些限制钠金属电池商业化的关键问题，亟待解决。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供一种氮硫双掺杂且锌负载的本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种氮硫双掺杂且锌负载的超薄碳壁碳球的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种氮硫双掺杂且锌负载的超薄碳壁碳球的制备方法，其特征在于：步骤1)中，水热反应温度为140～180℃，水热反应时间为14～20h。

3.如权利要求1所述的一种氮硫双掺杂且锌负载的超薄碳壁碳球的制备方法，其特征在于：步骤1)中，二水合乙酸锌与硫脲的摩尔比为1:(2～12)，乙二胺和去离子水的体积比为(8～15):(52～45)。

4.如权利要求1所述的一种氮硫双掺杂且锌负载的超薄碳壁碳球的制备方法，其特征在于：步骤2)中，硫化锌纳米球前体与二甲基咪唑的质...

【技术特征摘要】

1.一种氮硫双掺杂且锌负载的超薄碳壁碳球的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种氮硫双掺杂且锌负载的超薄碳壁碳球的制备方法，其特征在于：步骤1)中，水热反应温度为140～180℃，水热反应时间为14～20h。

3.如权利要求1所述的一种氮硫双掺杂且锌负载的超薄碳壁碳球的制备方法，其特征在于：步骤1)中，二水合乙酸锌与硫脲的摩尔比为1:(2～12)，乙二胺和去离子水的体积比为(8～15):(52～45)。

4.如权利要求1所述的一种氮硫双掺杂且锌负载的超薄碳壁碳球的制备方法，其特征在于：步骤2)中，硫化锌纳米球前体与二甲基咪唑的质量比为1:(1～3)。

5.如权利要求1所述的一种氮硫双掺杂且锌负载的超薄碳壁碳球的制备方法，其特征在于：步骤2)中，高温碳化的气氛为惰性气氛，在180～220℃退火3～...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鸣生，徐静蕾，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：