【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池负极材料领域，具体涉及一种铜掺杂的磷化锡/pc复合材料、制备方法和应用。
技术介绍
1、随着储能需求的不断增加，储能技术的发展显得尤为迫切。尽管锂离子电池(lib)在电动汽车和便携式电子产品领域占据主导地位，但由于其储能容量相对有限且分布不均，其在大规模应用中面临较大的限制。相比之下，钠离子电池(sib)以其天然丰富、低成本和环保等优势，正受到越来越多的关注，特别是在大规模储能应用中。然而，sib在电极材料的脱嵌过程中存在的问题导致了循环寿命较短和比容量相对较低。解决这些问题对于实现钠离子电池的可靠性和性能提升至关重要。
2、具有高可逆容量和循环稳定性的sib负极材料是人们非常需要的。金属氧化物、硫化物和磷化物被认为是下一代lib和sib的潜在负极材料。金属磷化物以其独特的晶体结构和较高的理论比容量引起了人们对储能材料的关注，表现出比金属氧化物和金属硫化物更低和更有利的极化电位。然而，由于金属磷化物的制备条件比较困难，循环稳定性差、容量衰减快等问题严重制约了其实际应用，且关于金属磷化物在sib上的应用的报道有限。
3、双金属磷化物富含氧化还原活性中心，且具备较高的电导率，这为提高钠离子电池(sib)的电化学性能提供了有利条件。当前，双金属磷化物广泛被报道用作能量转换装置的催化材料。作为锂离子电池电极材料的磷化镍和磷化锡，具有显著的比容量。将碳质材料与金属磷化物结合能有效提升金属磷化物的电导率，同时抑制其体积变化。特别是，现有的磷化锡负极材料的倍率性能和循环稳定性较低，在大倍率的电流密度下
4、名称为《一种锂离子电池用金属磷化物负极材料及其制备方法》中国专利(cn106602020a)公布了由金属磷化物和石墨复合而成的负极材料，石墨包覆于金属磷化物的表面，制备过程是将红磷、金属粉末混合后进行第一次球磨，得到第一球磨产物；将石墨加入第一球磨产物中分混合后，进行第二次球磨，得到金属磷化物负极材料，该复合材料在0.1a/g电流密度下经过50次循环后，容量仍为750mah/g。但是在大倍率的电流密度下无法维持较高的比容量，循环稳定性方面仍旧欠缺。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种铜掺杂的磷化锡/pc复合材料、制备方法和应用，作为钠离子电池负极材料使用时可逆容量高、循环稳定性好且倍率性能突出，可用于缓解充放电过程中的体积膨胀，减小循环过程中的容量损失。通过金属离子插层，提高磷化锡的结构稳定性和电化学性能，以实现更高的比容量、更长的循环寿命和更好的充放电性能。
2、本专利技术是通过以下技术方案来实现：
3、一种铜掺杂的磷化锡/pc复合材料的制备方法，包括如下步骤：
4、s1，将(cuno3)2·5h2o溶解在去离子水和n,n-二甲基甲酰胺中，之后加入锡盐混合均匀，锡盐和(cuno3)2·5h2o的摩尔比为(7-10)：(1-3)，得到混合体系；
5、s2，在混合体系中依次加入盐酸、1,2-二氨基丙烷和硼氢化钠混合均匀，得到前驱液a，将前驱液a离心后洗涤所得沉淀，再干燥得到粉末；
6、s3，按(100-300)：(20 -50)的质量比，将粉末和多孔碳加入到dmf中混合均匀，再加入白磷，白磷和多孔碳的质量比为(200-400)：(20 -50)，得到前驱液b，将前驱液b在160-180℃下保温处理，之后洗涤所得沉淀，得到铜掺杂的磷化锡/pc复合材料。
7、优选的，s1中锡盐为硫酸亚锡或氯化亚锡，(cuno3)2·5h2o、去离子水和n,n-二甲基甲酰胺的比例为(1-3)mmol:(50-100)ml:(50-100)ml。
8、优选的，s2中盐酸、1,2-二氨基丙烷、硼氢化钠和s1中锡盐的比例为(10-15)ml:(15-25)g:(5-8)mml：(1-3)mmol。
9、优选的，s1中加入锡盐在室温下搅拌1-3h，得到混合体系；
10、s2中加入盐酸后搅拌3-5min，加入1,2-二氨基丙烷后搅拌30-60min，加入硼氢化钠后搅拌12-16h，得到前驱液a。
11、优选的，s2将前驱液a在5000rpm～7000rpm的转速下离心5-8min后洗涤所得沉淀。
12、优选的，s2在洗涤所得沉淀时，先用去离子水洗涤6-12次，每次30-50ml，再用dmf洗涤3-5次，每次40-50ml，最后在60-80℃下真空干燥10-14h，得到粉末。
13、优选的，s3中多孔碳和dmf的比例为(20 -50)mg：(30-60)ml，之后室温超声处理，连续搅拌30-60min，再加入白磷。
14、优选的，s3中，前驱液b在所述温度下保温12-16h，再洗涤所得沉淀。
15、一种由上述任一项铜掺杂的磷化锡/pc复合材料的制备方法制备得到的铜掺杂的磷化锡/pc复合材料。
16、铜掺杂的磷化锡/pc复合材料在钠离子电池负极极片中的应用。
17、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
18、本专利技术制备一种铜掺杂的磷化锡/pc复合材料的制备方法，以多孔碳(pc)为骨架，采用一步水热磷化的方法将铜掺杂的磷化锡(sn4p3)纳米颗粒分散在pc网络中，形成铜掺杂的磷化锡/pc复合材料。铜掺杂的磷化锡/pc复合材料具有多孔结构。铜的引入不仅影响了铜掺杂的磷化锡/多孔碳的形貌，促进了导电性能，而且抑制了锡颗粒的生长。掺铜不仅可以提高电子电导率，而且有助于na+的迁移。它可以作为储存na+的电极材料。高比表面积和高孔结构引起的丰富的电化学活性位点和加速的离子扩散有助于比容量的增加。此外，多孔碳骨架还可以提供高导电性并缓解充放电过程中的体积变化，从而实现高倍率容量和循环稳定性。铜掺杂的磷化锡/pc可以根据转变机制将na+、结晶sn4p3相存储为na3p相和na15sn4相。
19、铜掺杂的磷化锡/pc复合材料的表面形貌在充放电过程中发生了很大的变化，并且在充放电过程中始终保持多孔结构。铜掺杂的磷化锡/pc复合材料可作为钠离子存储的电极材料。由于其多孔结构、高比表面积和丰富的电化学活性中心，降低了电荷转移电阻，加速了离子扩散。多孔碳骨架的存在使铜掺杂的磷化锡/pc复合材料在充放电过程中具有多孔结构，提高了倍率性能和循环稳定性。本专利技术对构建高性能磷化物金属基负极材料具有指导意义，并将为高能量/功率密度储能装置的开发提供有价值的参考数据。
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1.一种铜掺杂的磷化锡/PC复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述铜掺杂的磷化锡/PC复合材料的制备方法，其特征在于，S1中锡盐为硫酸亚锡或氯化亚锡，(CuNO3)2·5H2O、去离子水和N,N-二甲基甲酰胺的比例为(1-3)mmol:(50-100)ml:(50-100)ml。
3.根据权利要求1所述铜掺杂的磷化锡/PC复合材料的制备方法，其特征在于，S2中盐酸、1,2-二氨基丙烷、硼氢化钠和S1中锡盐的比例为(10-15)ml:(15-25)g:(5-8)mml：(1-3)mmol。
4.根据权利要求1所述铜掺杂的磷化锡/PC复合材料的制备方法，其特征在于，S1中加入锡盐在室温下搅拌1-3h，得到混合体系；
5.根据权利要求1所述铜掺杂的磷化锡/PC复合材料的制备方法，其特征在于，S2将前驱液a在5000rpm～7000rpm的转速下离心5-8min后洗涤所得沉淀。
6.根据权利要求1所述铜掺杂的磷化锡/PC复合材料的制备方法，其特征在于，S2在洗涤所得沉淀时，先用去离子水洗涤6-12
7.根据权利要求1所述铜掺杂的磷化锡/PC复合材料的制备方法，其特征在于，S3中多孔碳和DMF的比例为(20-50)mg：(30-60)ml，之后室温超声处理，连续搅拌30-60min，再加入白磷。
8.根据权利要求1所述铜掺杂的磷化锡/PC复合材料的制备方法，其特征在于，S3中，前驱液b在所述温度下保温12-16h，再洗涤所得沉淀。
9.一种由权利要求1-8中任一项铜掺杂的磷化锡/PC复合材料的制备方法制备得到的铜掺杂的磷化锡/PC复合材料。
10.如权利要求9所述的铜掺杂的磷化锡/PC复合材料在钠离子电池负极极片中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种铜掺杂的磷化锡/pc复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述铜掺杂的磷化锡/pc复合材料的制备方法，其特征在于，s1中锡盐为硫酸亚锡或氯化亚锡，(cuno3)2·5h2o、去离子水和n,n-二甲基甲酰胺的比例为(1-3)mmol:(50-100)ml:(50-100)ml。
3.根据权利要求1所述铜掺杂的磷化锡/pc复合材料的制备方法，其特征在于，s2中盐酸、1,2-二氨基丙烷、硼氢化钠和s1中锡盐的比例为(10-15)ml:(15-25)g:(5-8)mml：(1-3)mmol。
4.根据权利要求1所述铜掺杂的磷化锡/pc复合材料的制备方法，其特征在于，s1中加入锡盐在室温下搅拌1-3h，得到混合体系；
5.根据权利要求1所述铜掺杂的磷化锡/pc复合材料的制备方法，其特征在于，s2将前驱液a在5000rpm～7000rpm的转速下离心5-8min后洗...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘淑玲，冯康，徐文轩，续正，任磊，石小强，畅泽雷，杜瑾瑜，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：
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