[发明专利]三维网状碳内嵌锑基合金钾离子电池负极材料及制备方法在审
| 申请号： | 201810465819.3 | 申请日： | 2018-05-16 |
| 公开（公告）号： | CN108550840A | 公开（公告）日： | 2018-09-18 |
| 发明（设计）人： | 王志远;罗绍华;董康泽;王丹;王庆;张亚辉;刘延国;郝爱民 | 申请（专利权）人： | 东北大学秦皇岛分校 |
| 主分类号： | H01M4/38 | 分类号： | H01M4/38;H01M4/139;H01M4/13 |
| 代理公司： | 北京众合诚成知识产权代理有限公司 11246 | 代理人： | 夏艳 |
| 地址： | 066004 河北省秦*** | 国省代码： | 河北;13 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 锑基合金 负极材料 内嵌 钾离子电池 倍率性能 混合溶液 金属单质 三维网状 薄碳层 制备 三维网状结构 充放电平台 离子化合物 体积膨胀率 热处理 材料容量 还原氛围 金属离子 立方结构 循环性能 金属锑 碳单质 放入 烘干 水中 坩埚 去除 离子 合金 还原 冷冻 | ||
1.三维网状碳内嵌锑基合金钾离子电池负极材料，其特征在于，包括三维网状结构的薄碳层和锑基合金颗粒，该锑基合金颗粒均匀内嵌在薄碳层之中。
2.如权利要求1所述的三维网状碳内嵌锑基合金钾离子电池负极材料，其特征在于，所述锑基合金颗粒尺寸为5nm～100nm，选自二元锑基化合物Fe-Sb、Ta-Sb、Bi-Sb、Sn-Sb、Ni-Sb、Cu-Sb、Co-Sb、Mg-Sb、Mn-Sb、Zn-Sb、Zr-Sb、Ti-Sb、V-Sb之一或三元锑基化合物Cu-Sn-Sb、Fe-Ni-Sb之一。
3.如权利要求1所述的三维网状碳内嵌锑基合金钾离子电池负极材料，其特征在于，所述薄碳层的厚度为1～3nm。
4.如权利要求1所述的三维网状碳内嵌锑基合金钾离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将作为模板的NaCl、形成锑基合金的离子化合物以及碳源溶于去离子水中，磁力搅拌3-12h制成混合溶液，其中，离子化合物中所含的锑离子与碳源的摩尔比为1:10～1:500，与NaCl的摩尔比为1:100～1:500；
(2)将步骤(1)制得的混合溶液进行冷冻，待完全冻实后再放入冷冻干燥机内，在-70℃至-10℃条件下真空干燥去除水分以保持NaCl的立方结构，随后将干燥物收集即为前驱体；
(3)将步骤(2)制得的前驱体放入坩埚，在还原性气体氛围下置于管式炉中热处理，使碳源碳化为碳单质，金属离子被还原成金属单质，金属单质聚集形成合金，在该过程中，首先向管式炉中以50-500ml/min的流量通入惰性气体30-60min，以排除空气，再按照氢气与惰性气体250:100～100:200的流量比通入氢气与惰性气体，并以5℃/min～10℃/min的速率升温至550℃～750℃，保温2h～5h后自然冷却至室温；
(4)将步骤(3)的产物从管式炉中取出，用去离子水反复洗涤、过滤，直到彻底除去NaCl；再将洗涤干净的混合物在60～80℃的条件下于烘箱中烘干，即得到三维网状碳内嵌锑基合金材料。
5.如权利要求4所述的三维网状碳内嵌锑基合金钾离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述碳源为柠檬酸、蔗糖、维C、葡萄糖、淀粉中的一种或几种。
6.如权利要求4所述的三维网状碳内嵌锑基合金钾离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述惰性气体为氮气、氩气或氦气中的一种或几种。
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