[发明专利]一种MXene/C复合材料的制备方法

说明书

本发明揭示了一种MXene/C复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：S1：制备MXene片层；S2：用多元一体化镀碳装置对MXene片层进行镀碳，得到MXene/C复合材料。在所述S2步骤中，以MXene材料为基底，碳弧源进行沉积，制得MXene/C复合材料。本发明提供的多元一体化共沉积技术结合了磁过滤筛选技术、弧光放电技术和等离子体技术，制备的MXene/C复合材料厚度可调、简单方便、可大规模生产，适合应用于锂离子电池集流体等领域。

技术领域

本发明涉及一种MXene/C复合材料的制备方法，可用于锂电池电极材料技术领域。

背景技术

新一代锂离子电池储能器件具有高能量密度、高循环稳定性、轻薄、低成本化以及环境友好等特点。锂离子电池的容量可以通过电池设计和电极材料的开发来进一步提高，其中负极材料是影响锂离子电池性能的关键因素。目前商业化的锂离子电池主要是以石墨为负极材料，但它的能量密度较低。因此，迫切需要开发高容量、循环稳定的新一代负极材料。

MXene作为一种新型的二维层状材料，因其超高的导电率以及体积比容量，在锂离子电池中表现出优越的电化学性能。但是由于MXene易堆叠，导致其活性位点数目和可用表面积减小。通过MXene与碳材料进行复合，克服了容量衰减的同时还具备高能量密度的特点，是一种具有巨大的发展潜力的锂离子电池电极材料。经检索发现，公开号为CN201610733990.9的专利公开了一种锂电池电极材料碳柱撑MXene复合材料的制备方法，该方法将MXene材料浸泡在阳离子型碳前驱体中，经离心、洗涤、干燥等过程得到预柱撑MXene，再经高温煅烧(300～800℃)，制备碳柱撑MXene材料，该方法过程繁琐，比较耗时，不能大规模生产。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提出一种MXene/C复合材料的制备方法。

本发明的目的将通过以下技术方案得以实现：一种MXene/C复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

S1：制备MXene片层；

S2：用多元一体化镀碳装置对MXene片层进行镀碳，得到MXene/C复合材料。

优选地，在所述S2步骤中，以MXene材料为基底，碳弧源进行沉积，制得MXene/C复合材料。

优选地，在所述S2步骤中，MXene表面碳层的厚度为200nm。

优选地，所述多元一体化镀碳装置采用多元一体化共沉积技术制备MXene/C复合材料。

优选地，所述多元一体化共沉技术为磁过滤技术、弧光放电技术和等离子体技术相结合。

优选地，在所述S2步骤中，多元一体化镀碳装置包括弧光放电源、固态弧源、磁过滤管、磁过滤干线管和化学气相反应室，其中，化学气相反应室位于所述多元一体化镀碳装置的中心位置，化学气相反应室上设置有基座和沉积基底，化学气相反应室的上端通过磁过滤管和磁过滤干线管连接弧光放电源和等离子体固态弧源，化学气相反应室的两侧分别设有等离子体气体源进口和气体源出口，最后得到复合材料。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：该多元一体化装置包括磁过滤器、弧光放电和等离子体镀碳装置，制备MXene/C复合材料过程如下：在真空条件下，引入固体碳源在弧光放电作用下产生等离子体，通过磁过滤装置筛选去除大颗粒，得到结构为sp²杂化的C等离子体，制备MXene/C复合材料。

本发明提供的多元一体化共沉积技术结合了磁过滤筛选技术、弧光放电技术和等离子体技术，制备的MXene/C复合材料厚度可调、简单方便、可大规模生产，适合应用于锂离子电池集流体等领域。

附图说明

图1为本发明多元一体化镀碳装置的结构示意图。