[发明专利]一种硫基多金属复合材料、制备、极片及锂离子电池

说明书

一种硫基多金属复合材料、制备、极片及锂离子电池，属于锂离子电池技术领域，克服现有技术中的材料作为锂离子电池负极材料时比容量和循环保持率较低的缺陷。本发明硫基多金属复合材料的制备方法包括以下步骤：步骤1、制备铜基MOFs材料和铝基MOFs材料，制备过程中加入硅粉和钨粉进行掺杂；步骤2、酸性条件下，采用硫基材料对铜基MOFs材料和铝基MOFs材料进行刻蚀，得到前驱体；步骤3、在前驱体表面沉积碳、氟混合层；步骤4、在步骤3的产物表面包覆氧化硼。本发明提高了锂离子电池负极材料的综合性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种硫基多金属复合材料、制备、极片及锂离子电池。

背景技术

复合型锂离子电池材料在电池的充放电过程中具有作为电子和离子载体的作用，能够释放和存储能量，在电池成本组成方面具有较大的比重，是锂离子电池的关键部件之一。在复合型锂离子电池中，硬碳由于具有良好的稳定性和低电压而被认为是工业化储能系统中应用最成功的负极材料。然而，硬碳的离子脱嵌容量并不突出，每个碳圆环只能嵌入一个Li⁺形成LiC6，导致了其较低的理论比容量(372mAh·g^-1)。另外，有研究指出，硬碳会在一定程度上与电解液发生一系列的副反应，这会影响电池的循环性能表现，并且极有可能带来一系列的安全问题。

MOFs是金属有机骨架化合物的简称，是由无机金属中心(金属离子或金属簇)与桥连的有机配体通过自组装相互连接，形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料，MOFs具有多孔、大比表面积和多金属位点等诸多性能。因其具有独特的微观结构，MOFs基材料已经在电化学领域开始崭露头角。

但现有的MOFs基材料作为锂离子电池负极材料对比容量及循环保持率的提高有限。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的材料作为锂离子电池负极材料时比容量和循环保持率较低的缺陷，从而提供一种硫基多金属复合材料、制备、极片及锂离子电池。

为此，本发明提供了以下技术方案。

第一方面，本发明提供了一种硫基多金属复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、制备铜基MOFs材料和铝基MOFs材料，制备过程中加入硅粉和钨粉进行掺杂；

步骤2、酸性条件下，采用硫基材料对铜基MOFs材料和铝基MOFs材料进行刻蚀，得到前驱体；

步骤3、在前驱体表面沉积碳、氟混合层；

步骤4、在步骤3的产物表面包覆氧化硼。

进一步的，所述步骤1包括：

(1)将1，3，5-均苯甲酸、铜源、三乙醇胺混合，搅拌，得第一混合液；

(2)将铝源与对苯二甲酸混合，搅拌，得第二混合液；

(3)将第一混合液、第二混合液、硅粉和钨粉混合，加热反应，冷却、固液分离、对固体产物进行洗涤、烘干，制得Si、W掺杂的铜基MOFs材料和铝基MOFs材料的混合材料。

进一步的，所述步骤1满足条件A-D中的至少一项：

A、所述步骤1的(1)包括：将1，3，5-均苯甲酸与第一溶剂混合，得溶液A；将铜源溶解在第二溶剂中，得溶液B，将溶液A与溶液B混合均匀后，加入三乙醇胺，搅拌1～5h；

优选地，1，3，5-均苯甲酸与第一溶剂的用量比为(10～20)g：(150-200)ml；

优选地，铜源与第二溶剂的用量比为(20～30)g：(50～70)ml；

优选地，1，3，5-均苯甲酸与铜源的质量比为(10～20)：(20～30)；