[发明专利]镍钴锰多金属@石墨化碳@层级孔多孔碳材料及其制备和在锂硫电池中的应用

权利要求书

1.一种镍钴锰多金属@石墨化碳@层级孔多孔碳材料，其特征在于，包含具有层级孔结构的无定型碳，所述的无定型碳的骨架中原位弥散分布有活性颗粒；所述的活性颗粒包含石墨化碳以及原位镶嵌在其中的镍、钴、锰三元金属单质。

2.如权利要求1所述的镍钴锰多金属@石墨化碳@层级孔多孔碳材料，其特征在于，多孔碳材料比表面积为1000～2500m²/g，总孔体积为0.5～3cm³/g，碳壁厚度为0.2～7nm。

3.如权利要求1所述的镍钴锰多金属@石墨化碳@层级孔多孔碳材料，其特征在于，镍、钴、锰三元金属单质的总含量为0.5～10atm％。

4.如权利要求3所述的镍钴锰多金属@石墨化碳@层级孔多孔碳材料，其特征在于，镍、钴、锰三元金属单质的总含量为1～2.5atm％。

5.一种利用废镍钴锰三元材料制备权利要求1～4任一项所述的镍钴锰多金属@石墨化碳@层级孔多孔碳材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)剥离得到废旧镍钴锰三元正极材料，随后经氧化焙烧，得到微米球状废旧NCM正极活性材料颗粒；

(2)将步骤(1)所得废旧NCM正极活性材料颗粒在浓度不高于0.5M的稀酸A中150～500rpm的转速下球磨，随后添加表面活性剂，获得分散有废NCM三元活性材料纳米球分散液；

(3)将步骤(2)所得纳米球分散液中加入碳源，形成浆料后干燥并在800～1200℃温度下碳化，随后在浓度不高于1M的酸液B中刻蚀废NCM活性材料纳米球模板，即可得到所述的镍钴锰多金属@石墨化碳@层级孔多孔碳材料。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，废旧NCM正极活性材料的化学式为LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂、LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂、LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂、LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂；

氧化焙烧的温度为300～900℃；

微米球状废旧NCM正极活性材料的粒径为3～15μm。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的稀酸A为盐酸、硝酸、硫酸中的至少一种酸液。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，酸液和废旧NCM正极活性材料颗粒的固液比为0.1～10。

9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，球磨时间1～10h。

10.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的表面活性剂为CTAB、PVP、CTAB、SDS中的一种或几种。

11.如权利要求5所述的方法，其特征在于，纳米颗粒分散液中，表面活性剂的浓度为0.1～1wt％。

12.如权利要求5所述的方法，其特征在于，碳源为蔗糖、淀粉、聚多巴胺中的一种或几种。

13.如权利要求5所述的方法，其特征在于，酸液B为硫酸、盐酸、硝酸中的一种或几种，浓度为0.05～0.5M。

14.如权利要求5所述的方法，其特征在于，刻蚀过程的条件为常温下搅拌1～10h。