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一种氮掺杂碳球材料及其制备方法和应用技术

技术编号:45671202 阅读:15 留言:0更新日期:2025-06-27 19:13
本发明专利技术属于钠离子电池负极材料技术领域,尤其涉及一种氮掺杂碳球材料及其制备方法和应用。所述制备方法包括以下步骤:(1)将硫脲和三聚氰胺混合均匀,高温煅烧,得到硫掺杂石墨相氮化碳前驱体;(2)将前驱体与金属粉末混合,得到金属前驱体混合物,高温煅烧,得到黑色粉末;(3)酸浸、水洗、干燥,得到氮掺杂碳球材料。通过对前驱体石墨相氮化碳进行杂原子掺杂,在经过金属粉末催化下高温煅烧,最终得到的氮掺杂碳球形貌稳定、分布均匀。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于钠离子电池负极材料,尤其涉及一种氮掺杂碳球材料及其制备方法和应用


技术介绍

1、由于钠元素在地球上的广泛分布和锂离子电池中与锂元素相关的成本日趋高昂,钠离子电池已经成为代替锂离子电池的最佳候选者,特别在大规模储能领域。但是na+/na较低的氧化还原电位(仅为-2.71v)和较大的钠离子半径(约为0.102nm)使得钠离子电池完全取代锂离子电池仍面临重大挑战。目前广泛研究的钠离子电池负极材料包括合金、金属氧化物和碳质材料,相较于前两种材料,碳质材料具有导电性能优异和循环稳定性好的优点,是目前有前途的钠离子电池负极材料。杂原子(b、n、s和p)掺杂能有效的扩大碳材料的层间距,并制造丰富的缺陷位点,这大大增强了碳材料的储钠能力。因此,杂原子掺杂被认为是提高碳材料的储钠能力最有效的措施。其中,氮掺杂因其能提供丰富的氮构型(吡啶氮、石墨氮和吡咯氮)是目前改善碳质材料最有前景的措施。

2、石墨相氮化碳具有和石墨类似的层状结构,但是具有超高的氮含量(57.1 at.%)。虽然石墨相氮化碳在电化学储能方面引起了广泛的关注,但是其充放电过程中结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种氮掺杂碳球材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述硫脲与三聚氰胺的质量比为1:1~1:50,煅烧时间2~8h,煅烧气氛为静态空气、氮气或氩气中的至少一种。

3.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述金属粉末为锌粉、镍粉、镁粉、钴粉或铁粉中的至少一种,所述前驱体与金属粉末的质量比为0.1:-2:1。

4.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述煅烧温度为600~900℃维持恒温1h~3h,升温的速率为1~5℃/min,煅烧气氛为氮气、氩气或氦气中的至...

【技术特征摘要】

1.一种氮掺杂碳球材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述硫脲与三聚氰胺的质量比为1:1~1:50,煅烧时间2~8h,煅烧气氛为静态空气、氮气或氩气中的至少一种。

3.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述金属粉末为锌粉、镍粉、镁粉、钴粉或铁粉中的至少一种,所述前驱体与金属粉末的质量比为0.1:-2:1。

4.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述煅烧温度为600~900℃维持恒温1h~3h,升温的速率为1~5℃/min,煅烧气氛为氮气、氩气或氦气中的至少一种。

5.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)中所述酸浸具体包括:将黑色粉末置于酸溶液中磁力搅拌,磁力搅拌转速为200~800...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘金龙刘钦何英健陈湘雄钱东
申请(专利权)人:中南大学
类型:发明
国别省市:

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