本發(fā)明屬于材料學(xué)領(lǐng)域，涉及一種鋰離子電池負(fù)極材料，具體來說是一種n/s雙摻雜的金屬碳復(fù)合物材料的制備方法。

背景技術(shù)：

電動汽車和便攜式電子設(shè)備的迅猛發(fā)展對配套電源鋰離子電池的性能提出了更加嚴(yán)格苛刻的要求，從而推動了新型鋰離子電池負(fù)極材料的研制。金屬氧化物以理論容量高、循環(huán)性能好、安全性高等優(yōu)點(diǎn)成為理想的負(fù)極材料。但是，在放電過程中金屬氧化物電極材料會產(chǎn)生較大的體積膨脹，導(dǎo)致電極粉化和微結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重破壞，進(jìn)而造成容量的迅猛衰減。針對這些問題，人們釆用各種各樣的方法來改進(jìn)金屬氧化物負(fù)極材料的電化學(xué)性能，如構(gòu)建納米復(fù)合材料、構(gòu)筑特定的納米結(jié)構(gòu)和引入碳材料等，已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種n/s雙摻雜的金屬碳復(fù)合物材料的制備方法，所述的這種n/s雙摻雜的金屬碳復(fù)合物材料的制備方法明顯改善了鋰離子電池循環(huán)穩(wěn)定性較差的問題。

本發(fā)明提供了一種n/s雙摻雜的金屬碳復(fù)合物材料的制備方法，包括如下步驟：

1)一個制備有機(jī)絡(luò)合物材料的步驟；將雙硫腙溶解在乙醇中，然后加入金屬原子前軀體，所述的雙硫腙有機(jī)配體和金屬原子前軀體的摩爾比為1~6:1，所述的金屬原子前軀體為硝酸鈷、硝酸鎳或硝酸鋅，將所述的混合溶液在20~80℃的溫度下攪拌，然后放在60~120℃的鼓風(fēng)干燥箱中干燥；

2)一個制備n/s雙摻雜的金屬碳復(fù)合物材料的制備步驟，將干燥后得到的有機(jī)絡(luò)合物放在管式爐中，在氮?dú)獾臈l件下，400~900℃保溫1~3小時，升溫速率為1~10℃/min，降到室溫，用0.5~6mol/l的鹽酸進(jìn)行酸洗，最后按有機(jī)絡(luò)合物和氫氧化鉀的質(zhì)量比為1:2~5進(jìn)行活化，活化后的樣品用去離子水洗至中性，即得到n/s雙摻雜的金屬碳復(fù)合物材料。

進(jìn)一步的，在所述的n/s雙摻雜的金屬碳復(fù)合物材料中，s原子摻雜量為3~5wt%。

進(jìn)一步的，在所述的n/s雙摻雜的金屬碳復(fù)合物材料中，n原子摻雜量為3~5wt%。

進(jìn)一步的，在所述的n/s雙摻雜的金屬碳復(fù)合物材料中，各種元素分布都均勻分布。

通過測試表征得到，n和s元素有效的摻雜在金屬碳復(fù)合材料中，同時可以實現(xiàn)多種元素共同摻雜，本發(fā)明結(jié)合金屬、碳和s/n之間的相互作用形成強(qiáng)氧化橋作用，從而有效的提高金屬碳復(fù)合材料作為鋰離子電池負(fù)極材料的循環(huán)穩(wěn)定。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其技術(shù)進(jìn)步是顯著的。本發(fā)明以氮、硫摻雜金屬碳復(fù)合材料，形貌特征呈均勻規(guī)則，鈷、氮、硫和碳原子均勻的分布在材料上。并且制備工藝簡單，具有較高的科研價值。

附圖說明

圖1為實施例1所得n/s雙摻雜的金屬碳復(fù)合物材料的sem圖；a~d為n/s雙摻雜的金屬碳復(fù)合物材料在不同分辨率下的sem，其展示出成功制備出薄片層的n/s雙摻雜的金屬碳復(fù)合材料。

圖2為實施例1所得的n/s雙摻雜的金屬碳復(fù)合物材料的tem、saed和eds圖，可以得出碳、氮、氧、硫、鈷分布較為均勻。

圖3為實施例1所得n/s雙摻雜的金屬碳復(fù)合物材料xps的全譜。

圖4為制備n/s雙摻雜的金屬碳復(fù)合物材料的前驅(qū)物和最終樣品的一些表征，a為中間產(chǎn)物和最終樣品的xrd，b為中間產(chǎn)物的熱重圖，c中間產(chǎn)物和最終樣品的紅外光譜圖，d中間產(chǎn)物和最終樣品的拉曼光譜圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

實施例1

一種n/s雙摻雜的金屬碳復(fù)合物材料，含有co、c、n、s、o元素。

上述的n/s雙摻雜的金屬碳復(fù)合物材料制備方法，具體包括以下步驟：

1)一個制備有機(jī)絡(luò)合物材料的步驟；將雙硫腙溶解在乙醇中，然后加入金屬原子前軀體，所述的雙硫腙有機(jī)配體和金屬原子前軀體的摩爾比比為2:1，所述的金屬原子為鈷，將所述的混合溶液放在攪拌臺上45度攪拌30min，然后放在60度的鼓風(fēng)干燥箱中干燥；

2)一個制備n/s雙摻雜的金屬碳復(fù)合物材料的制備步驟，將干燥后得到的有機(jī)絡(luò)合物放在管式爐中，在氮?dú)獾臈l件下，600度保溫兩小時，升溫速率為1℃/min，自然降到室溫，用1mol的鹽酸進(jìn)行酸性，最后按材料和氫氧化鉀的質(zhì)量比為1:3進(jìn)行活化，活化后的樣品用去離子水洗至中性，即得到最終所需樣品。

實施例2

將得到的n/s雙摻雜的金屬碳復(fù)合材料制備成電極片

1）將制備出的活性材料、乙炔黑和粘結(jié)劑按質(zhì)量比8:1:1研磨成漿。

2）將漿液拉磨在銅箔上，80度真空干燥一夜。

實施例3

將得到的n/s雙摻雜的金屬碳復(fù)合材料進(jìn)行電化學(xué)性能測試

1）烘干的電極材料裁剪成片，選用2032的電池殼在手套箱中進(jìn)行組裝。

2）組裝好的電池晾置一夜后，用藍(lán)點(diǎn)進(jìn)行電化學(xué)性能測試。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種N/S雙摻雜的金屬碳復(fù)合物材料的制備方法，包括一個制備有機(jī)絡(luò)合物材料的步驟；將雙硫腙溶解在乙醇中，然后加入金屬原子前軀體，雙硫腙有機(jī)配體和金屬原子前軀體的摩爾比為1~4:1,所述的混合溶液在30~85℃的溫度下攪拌，然后干燥；一個制備N/S雙摻雜的金屬碳復(fù)合物材料的制備步驟，將干燥后得到的有機(jī)絡(luò)合物放在管式爐中，在氮?dú)獾臈l件下400~900oC保溫1~12小時，然后降到室溫，再進(jìn)行行酸洗，最后按材料和氫氧化鉀的質(zhì)量比為1:2~6進(jìn)行活化，再去離子水洗至中性，即得到N/S雙摻雜的金屬碳復(fù)合物材料。本發(fā)明結(jié)合金屬、碳和雜原子之間的強(qiáng)氧化橋效應(yīng)，有效的提高金屬碳復(fù)合材料的電化學(xué)性能。

技術(shù)研發(fā)人員：閔宇霖;王小飛;范金辰;徐群杰;時鵬輝;廖柯璇;鞏帥奇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海電力學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.27
技術(shù)公布日：2017.08.25