一種硫化亞銅基多孔納米片復合材料制造技術

本發明專利技術涉及電池材料技術領域，具體涉及一種硫化亞銅基多孔納米片復合材料

【技術實現步驟摘要】
一種硫化亞銅基多孔納米片復合材料


[0001]本專利技術涉及電池材料
，具體涉及一種硫化亞銅基多孔納米片復合材料
。

技術介紹

[0002]鋰離子電池由于其高能量
、
高功率密度和高安全性，已廣泛用于當前電池市場
。
然而，鋰的高成本
、
稀缺資源和其他具有挑戰性的問題嚴重阻礙了它的進一步發展
。
相比鋰而言，鉀元素在地殼中儲量豐富，這個優點賦予了鉀離子電池具有經濟性
。
然而，鉀離子在頻繁嵌入和脫出過程中容易破壞負極材料，導致容量下降
、
循環不穩定或速率性能較差
。
因此，探索優異的負極材料是提高
PIBs
性能不可或缺的一部分
。
[0003]過渡金屬硫化物
(TMS)
作為轉換型負極材料，具有較高的理論容量和氧化還原可逆性，在鉀離子電池中具有一定的潛在價值
。
其中，銅基硫化物是目前有吸引力的材料，無毒且成本低，并具有更高的導電率，但仍然存在體積膨脹和緩慢的動力學等問題，導致銅基硫化物電極材料的粉碎和容量下降
。
為了提高銅基硫化物負極材料的電化學性能，提出一種有效的策略是構建銅基硫化物復合材料
。
通過引入碳質材料可以緩解銅基硫化物充放電過程中的體積變化，從而提高材料的循環穩定性和速率性能
。
因此，需要用一種硫化亞銅基多孔納米片復合材料，以簡單的方法制備出具有長循環和高倍率能力的
CuxSy/C
復合材料為鉀離子電池穩定提供負極材料
。

技術實現思路

[0004]鑒于上述現有技術的不足，本專利技術的目的在于提供一種硫化亞銅基多孔納米片復合材料
。
[0005]一種硫化亞銅基多孔納米片復合材料，包括硫化亞銅納米顆粒以及包裹在納米顆粒表面的碳層
。
[0006]進一步地，所述硫化亞銅納米顆粒表面的多孔碳層的厚度為
10
?
25nm
；所述硫化亞銅納米顆粒的直徑為
140
?
185nm。
[0007]進一步地，上述硫化亞銅基多孔納米片復合材料的制備方法，具體包括以下步驟：
[0008]S1
：將銅源和碳源溶解于溶劑中，蒸發結晶
[0009]將檸檬酸鈉和硝酸銅溶解于去離子水中，得到混合液，并將混合液加熱至
80
?
100℃
蒸發結晶6?
8h
，得到混合固體；
[0010]S2
：進行一次煅燒，得到中間體
C/Cu
?
Na2CO3[0011]向煅燒爐中通入保護氣體，并通過壓強檢測器檢測到保護氣體在煅燒爐中充滿，隨后將混合固體送入煅燒爐中，升溫至
600
?
800℃
煅燒1?
3h
，控制煅燒的升溫速率為3?
7℃/min
，得到中間體
C/Cu
?
Na2CO3；
[0012]S3
：采用固液分離的方法去除
Na2CO3，得到前驅體
C/Cu
[0013]將中間體
C/Cu
?
Na2CO3放入離心機中，先向離心機中加入水洗滌1?2次，再過濾除去水，并將乙醇加入離心機中，洗滌1?2次，隨后通過過濾除去乙醇，并將過濾后的中間體
C/
Cu
?
Na2CO3通過烘箱在
80
?
90℃
下干燥
10
?
12h
，得到前驅體
C/Cu
；
[0014]S4
：將所述前驅體和硫粉混合進行二次煅燒，得到硫化亞銅基多孔納米片復合材料
[0015]將前驅體
C/Cu
與硫粉以1：2?6的質量比混合，并向煅燒爐中通入保護氣體，隨后將煅燒爐加熱至
500
?
700℃
，保溫2?
4h
，升溫速率為3?
7℃/min
，在煅燒爐中得到
C/Cu2S
納米復合材料
。
[0016]進一步地，步驟
S2
進行一次煅燒，得到中間體
C/Cu
?
Na2CO3，具體包括以下步驟：
[0017]S2.1
：打開進氣管道和出氣管道向煅燒爐中通入保護氣體，煅燒爐內空氣被保護氣體排出；
[0018]S2.2
：
30
?
60min
后，關閉煅燒爐的出氣管道，此時開啟壓強檢測器，實時檢測煅燒爐內的壓強；
[0019]S2.3
：待壓強檢測器檢測到煅燒爐內壓強達到閾值，則控制進氣管道關閉，使得煅燒爐內充滿保護氣體；
[0020]S2.4
：隨后將混合固體送入煅燒爐中，升溫至
600
?
800℃
煅燒1?
3h
，控制煅燒的升溫速率為3?
7℃/min
，得到中間體
C/Cu
?
Na2CO3。
[0021]進一步地，步驟
S1
中檸檬酸鈉和硝酸銅的摩爾比為1：
25
?
30。
[0022]進一步地，步驟
S2
中的保護氣體為氬氣或氮氣其中一種
。
[0023]有益效果是：
1、
本專利技術通過
Cu2S
納米顆粒組裝在一起形成多孔結構，
Cu2S
納米顆粒的引入為鉀離子嵌入脫出引起的體積膨脹提供了足夠的緩沖空間，使其具有更好的循環性能和倍率性能；并且碳材料的引入也極大地提升了復合材料的電導率，并且本材料的制備方法簡單，能夠運用于市場中
。
附圖說明
[0024]圖1為本專利技術實施例的硫化亞銅基多孔納米片復合材料的制備方法流程圖
。
[0025]圖2為實施例1制備的
C/Cu2S
納米復合材料的
X
射線衍射圖
。
[0026]圖3為實施例1制備的
C/Cu2S
納米復合材料的掃描電鏡圖
。
[0027]圖4為以實施例1，實施例2，實施例3，對比例1制備的復合材料為負極材料制備的紐扣電池在
100mA/g
下的循環對比圖
。
具體實施方式
[0028]下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚
、
完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例
。
基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.
一種硫化亞銅基多孔納米片復合材料，其特征在于，包括硫化亞銅納米顆粒以及包裹在納米顆粒表面的碳層
。2.
根據權利要求1所述的一種硫化亞銅基多孔納米片復合材料，其特征在于，所述硫化亞銅納米顆粒表面的多孔碳層的厚度為
10
?
25nm
；所述硫化亞銅納米顆粒的直徑為
140
?
185nm。3.
根據權利要求1所述的一種硫化亞銅基多孔納米片復合材料的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：
S1
：將銅源和碳源溶解于溶劑中，蒸發結晶將檸檬酸鈉和硝酸銅溶解于去離子水中，得到混合液，并將混合液加熱至
80
?
100℃
蒸發結晶6?
8h
，得到混合固體；
S2
：進行一次煅燒，得到中間體
C/Cu
?
Na2CO3向煅燒爐中通入保護氣體，并通過壓強檢測器檢測到保護氣體在煅燒爐中充滿，隨后將混合固體送入煅燒爐中，升溫至
600
?
800℃
煅燒1?
3h
，控制煅燒的升溫速率為3?
7℃/min
，得到中間體
C/Cu
?
Na2CO3；
S3
：采用固液分離的方法去除
Na2CO3，得到前驅體
C/Cu
將中間體
C/Cu
?
Na2CO3放入離心機中，先向離心機中加入水洗滌1?2次，再過濾除去水，并將乙醇加入離心機中，洗滌1?2次，隨后通過過濾除去乙醇，并將過濾后的中間體
C/Cu
?
Na2CO3通過烘箱在
80
?
90℃
下干燥
10
?
12h
，得到前驅體
C/Cu
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李斌，賴微棟，司馬忠志，廖志剛，謝萬程，
申請(專利權)人：贛州市力道新能源有限公司，
類型：發明
國別省市：