一种氮掺杂碳包覆锗复合锂电池负极材料及其制备方法和应用与流程

文档序号:11810410阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种氮掺杂碳包覆锗复合锂电池负极材料的制备方法,其特征在于,具体步骤为:

第一步,量取水、氨水,水和氨水的质量比为100:1~3:1质量比,混合均匀;然后加入含锗前驱体粉末0.5~2g,于25~50℃超声溶解20~40min,得到含锗纳米粒子溶胶溶液;

上述氨水的质量分数为25-28%;

第二步,量取水、乙醇、氨水,水、乙醇和氨水的质量比为100:(50~1):(30~1),然后取第一步制备的含锗纳米粒子溶胶溶液2~20mL加入,磁力搅拌分散10~40min;

第三步,将含氮有机前驱体0.05~5.0g缓慢加入第二步反应体系中,于25~50℃,磁力搅拌反应5~24h,得到锗/含氮有机聚合物;

第四步,将锗/含氮有机聚合物在惰性气氛保护的管式炉中于600~900℃碳化1.5~3.5h,得到氮掺杂碳包覆锗复合材料,即锂离子电池负极材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述含锗前驱体为锗酸四乙酯、二氧化锗、一氧化锗、羟乙基锗倍半氧化物、螺锗中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于,所述氮前驱体为三聚氰胺、多巴胺、氨基酸、吡咯中的至少一种。

4.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于,所述锗材料与碳材料的质量比为2%~90%;所述氮在碳材料中的掺杂质量比为0.1%~20%。

5.由权利要求1-4之一所述制备方法得到的氮掺杂碳包覆锗复合材料。

6.如权利要求5所述的氮掺杂碳包覆锗复合材料的应用,作为锂离子电池负极活性材料,用于制备锂离子电池负极;具体是将氮掺杂碳包覆锗复合材料与导电剂、粘结剂混合,加入无水乙醇搅拌成浆料,然后将浆料涂布于集流体表面,最后干燥浆料,即得锂离子电池负极;其中,各组分按质量百分比计为:

氮掺杂碳包覆锗复合材料 80%~98% ;

导电剂 0%~15% ;

粘结剂0.5%~20% ;

三者总量为100% 。

7.根据权利要求6所述的氮掺杂碳包覆锗复合材料的应用,其特征在于,所述负极集流体为铜箔或表面具有涂层的铜箔;

所述导电剂选自石墨、乙炔黑、和导电炭黑Super P中的至少一种;

所述粘结剂选自羧甲基纤维素CMC、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚酰亚胺和环氧树脂中的至少一种。

8.根据权利要求6或7所述的氮掺杂碳包覆锗复合材料的应用,其特征在于,

所述无水乙醇的加入量是氮掺杂碳包覆锗复合物质量的0.5~5倍;

所述浆料搅拌速度为1500rpm~4000rpm;浆料搅拌时间为1h~10h;

所述浆料涂布在铜箔表面厚度为2~30μm;

所述干燥浆料温度为50~120℃。

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