[发明专利]一种NCNF@SnO2

说明书

本发明涉及锂电池负极材料技术领域，公开了一种NCNF@SnO₂@C负极材料及其制备方法和应用，包括以ZIF‑8和聚丙烯腈为碳源和氮源，利用静电纺丝法制备ZIF‑8/PAN纳米纤维，经煅烧碳化获得氮掺杂多孔碳纤维材料NCNF；利用水热法将SnO₂掺杂到NCNF材料中，得到多孔碳纳米复合材料NCNF@SnO₂；在碱性条件下，将多巴胺包覆在NCNF@SnO₂材料上，再在惰性气体下煅烧，得到多孔碳纳米复合材料NCNF@SnO₂@C。本发明的有益效果在于：NCNF@SnO₂@C上均匀分布有丰富的孔洞，极大的增加材料的比表面积，同时SnO₂颗粒与氮掺杂多孔碳材料具有协同效应，具有防止材料粉碎及提供导电框架以提升导电性的效果，以此制备的NCNF@SnO₂@C负极材料及用该材料制备的电池具有较高的比容量和良好的循环稳定性及倍率保持率。

技术领域

本发明涉及锂电池负极材料技术领域，尤其涉及一种NCNF@SnO₂@C负极材料及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池具有电压高、能量密度大、绿色环保、可反复充电、工作寿命长的等特点，广泛应用于手机、小型数码设备、电动汽车等领域，是目前世界范围内的新能源研究领域的重点研究对象。目前，锂离子电池的负极材料主要以石墨为主，但是其较低的容量(372mAh g^-1)不能满足于高能量密度电池的发展需求。

目前，金属氧化物SnO₂作为锂离子电池负极材料，在增强电极材料的导电性、提高材料的脱嵌锂能力、延长电极材料的循环寿命发明具有较大的潜力。如公布号为CN105006560A的中国发明专利文献公开了一种锂离子电池用纳米SnO₂/石墨烯复合材料的制备方法，采用该方法制备纳米SnO₂/石墨烯复合材料的锂离子电池在1A g^-1的电流密度下比容量仅150mA h g^-1，其循环倍率性能难以满足现有技术的需求，还有待进一步提高；公布号为CN108321376A的中国发明专利文献公开了一种N掺杂多孔碳纳米纤维@二氧化锡锂离子电池负极材料及其制备方法，其虽然改善了电池的循环性能和倍率性能，但其充放电比容量仍待进一步提高。因此，亟需一种制备负极复合材料的的方法，使用该材料制备的电池兼顾较高的比容量和良好的循环稳定性及倍率保持率的负极材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何提供一种NCNF@SnO₂@C负极材料的制备方法，使用该材料制备的电池兼顾较高的比容量和良好的循环稳定性及倍率保持率。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题：

本发明第一方面提出一种NCNF@SnO₂@C负极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备NCNF材料：以ZIF-8和聚丙烯腈为碳源和氮源，利用静电纺丝法制备ZIF-8/PAN纳米纤维，经煅烧碳化获得氮掺杂多孔碳纤维材料NCNF；

(2)制备NCNF@SnO₂材料：利用水热法将SnO₂掺杂到NCNF材料中，得到多孔碳纳米复合材料NCNF@SnO₂；

(3)制备NCNF@SnO₂@C材料：在碱性条件下，将多巴胺包覆在NCNF@SnO₂材料上，再在惰性气体下煅烧，得到多孔碳纳米复合材料NCNF@SnO₂@C。