一种分级多孔合金负极材料制备方法及应用技术

本发明专利技术公开一种分级多孔合金负极材料制备方法及应用。通过对金属氧化物合金化预膨胀和后续的氮化去合金化造孔过程，制备了由相互连接的纳米韧带和双连续纳米孔组成的三维分级多孔合金负极。该结构设计将纳米结构和微米结构特征融为一体，纳米单元能提升材料利用率和储锂动力学，而微米特征切合了商业电池加工需求，在保持高孔隙率的同时，具备较强的结构强度。微米级的颗粒尺寸带来更高的振实密度、首次库伦效率以及结构稳定性，连续的纳米骨架和分级孔隙带来更快的锂离子/电子传输速度、更高的嵌锂容量以及更低的应力集中，实现了高容量、高功率的锂离子电池负极材料的制备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及能源材料，具体涉及一种分级多孔合金负极材料制备方法及应用。

技术介绍

1、目前，锂离子电池由于具有高容量、长循环寿命、低自放电率以及无记忆效应等优点，成为当前最先进的二次化学储能设备之一。但是，随着便携式电子产品和电动汽车的迅猛发展，人们对锂离子电池的循环寿命、能量/功率密度提出了更高的要求。所以，目前具有较低理论容量的商用化负极石墨(372mah g-1)已无法满足于下一代电池的发展需要。合金负极材料因其理论比容量高、工作电压适中、地球丰度高、环境友好等优点，有望成为下一代高能量密度电池理想的负极材料。然而，合金负极材料仍存在一些问题，例如：体积膨胀大，界面不稳定，振实密度和首次库仑效率低等。

2、为了解决合金型负极存在的问题，研究者从合金材料成分调控，界面优化和结构设计等方面出发取得了一定的成果。在结构设计方面，一般是通过将材料纳米化以减轻体积变化产生的应力，如文献“ge nanoparticles uniformlyimmobilized on 3dinterconnected porous graphene framewo本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种分级多孔合金负极材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1中金属氧化物粉末的粒径为3-10μm，镁粉尺寸为300目。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1中氧化锗和镁粉的摩尔比为1：4。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2升温速率为5-10℃/min，温度为650℃保温6h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤3中首先排完石英管里的空气后通入含氮气体进行产物的氮化反应。

6.根据权利要求1所述的制备方法，...

【技术特征摘要】

1.一种分级多孔合金负极材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1中金属氧化物粉末的粒径为3-10μm，镁粉尺寸为300目。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1中氧化锗和镁粉的摩尔比为1：4。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2升温速率为5-10℃/min，温度为650℃保温6h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤3中首先排完石英管里的空气后通入含氮气体进行产物的氮化反应。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤3中反应温度为750℃保温3h，升温速率为5℃/min。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤4中除氧盐酸溶液的浓度为1-3mol/l，酸洗时间为6-9h，除氧为保证在...

【专利技术属性】
技术研发人员：高标，田佳贝，霍开富，郭思广，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：