一种金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料的制备方法与流程

本发明专利涉及一种电极材料，具体涉及一种金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料的制备方法。

背景技术：

锂离子电池广泛用于手机、笔记本电脑、电动汽车等领域，是非常有应用前景的便携式电源。锂离子电池由正极、隔膜、负极和电解质组成。因此负极是决定锂离子电池性能的重要因素。传统的负极材料由于石墨能量密度低(372mah/g)、高倍充放电能力差等缺点，已无法适应高能量、高功率的轻便型锂离子电池研发与应用。因此，开发高性能的负极材料是锂离子电池发展亟待解决的重要问题之一。

近年来，新型无机钙钛矿材料因光学性能优异而在太阳能电池、光催化等领域得到应用。新型无机钙钛矿材料为立方晶体结构，具有特殊的八面体晶格，晶格空隙大，有利于锂离子的嵌入/嵌出，而且在锂离子嵌出过程中，钙钛矿晶体结构变形很小；即在充放电过程中钙钛矿材料的体积变化小。专利1(一种新型锂离子电池cspbbr3/cnt钙钛矿复合材料及其制备方法，2019110996257)首次报道了cspbbr3/cnt钙钛矿复合材料的制备与锂离子电池应用；以碳纳米管为导电载体，原位生长cspbbr3，利用碳纳米管的高比表面积、高导电性、多孔结构等优点，克服了cspbbr3导电性差的缺点，实现cspbbr3/cnt的协同作用，获得优异的电化学性能。但是，纯cspbbr3材料电化学性能差，而且在充放电循环过程中容量衰减快，其原因在于：cspbbr3中溴易与锂反应而导致八面体晶格结构破坏。因此解决cspbbr3在充放电过程中稳定存在是实现其在锂离子电池应用的关键问题。

技术实现要素：

针对现有技术方案的缺陷，本发明的目的是提供一种金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料的制备方法。

一种金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料的制备方法，其特征在于：以溴化铅铯基材料、金属氟盐和碳材料为起始原料；先溴化铅铯基材料与金属氟盐混合、热处理，再与碳材料和低熔点氟盐混合、再热处理，获得金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料；溴化铅铯基材料为溴化铅铯或以溴化铅铯为主的混合物的一种；金属氟盐为氟化锂、氟化钠、氟化钾、氟化钙、氟化镁、氟化锶、氟化钡、氟化亚铁和低熔点氟盐的两种或多种，且必须含有至少一种低熔点氟盐；低熔点氟盐为氟化亚锡、氟化亚锗、氟化亚锑的一种或两种；金属氟盐为溴化铅铯摩尔比的0.0001-0.3；碳材料为大孔径的石墨、石墨烯、介孔碳、碳微球的一种或两种；一种金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料的制备方法，包括：

1)称量一定质量的溴化铅铯基材料、金属氟盐，混合搅拌；

2)将步骤1)中产物加热至250-800℃，氩气气氛保护，恒温2-10h；再冷却至常温；

3)将步骤2)中产物与碳混合搅拌；碳与溴化铅铯基材料的摩尔比为0.2-2；

4)将步骤3)中产物与一定质量的低熔点氟盐混合；再升温至250-600℃，氩气气氛保护，恒温5-50h；再冷却至常温；获得金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料；

所述的溴化铅铯基材料中cs位、pb位和br位的两种或三种被部分替代；

所述的金属氟盐改性溴化铅铯基材料结构保持稳定。

在此进一步申明，本专利提出的溴化铅铯基材料为cspbbr3,cspbbr6,cspb2br5,cs4pbbr6的一种，也包括其它化学计量比的溴化铅铯；也包括不同化学计量比的溴化铅铯混合物；本专利提出的以溴化铅铯为主的混合物，即包括溴化铅铯与其它材料的混合物，也包括采用不同制备方法得到的不纯溴化铅铯。

在此进一步申明，本专利制备的金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料；利用金属氟盐部分替代溴化铅铯中的cs位、pb位和br位，并在制备过程中通过两步加热步骤实现；第一步加热过程主要以取代cs位和br位为主；第二步加热过程主要以取代pb位和br位为主，并实现溴化铅铯基材料在碳表面均匀分散。

在此进一步申明，本专利设计的金属氟盐，并不完全用于替代溴化铅铯中的cs位、pb位和br位，可能还有部分以化合物形式存在溴化铅铯基材料/碳表面，有利于形成sei，保证材料在充放电过程中结构的稳定性和导电性。

与现有技术相比，本发明专利提供的金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料的制备方法，具有以下优势：

1)制备工艺简单、工序可控、可产业化生产；

2)金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料在充放电过程中结构稳定，具有很好的循环性能；

3)金属氟盐和碳的协同作用，有利于锂离子在充放电过程中的嵌入/脱出。极大提高了电极材料的比容量和倍率性能；

4)该材料制备方法新颖，材料电化学性能优异，在锂离子电池领域具有很好的应用前景。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹举以下实施例详细说明如下：

实例1

一种金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料：

1)0.01molcspbbr3，0.001mollif,0.0015molsnf2，0.01mol石墨一种金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料的制备方法，包括：

1)称量0.01molcspbbr3、0.001mollif,0.0005molsnf2，混合搅拌；

2)将步骤1)中产物加热至400℃，氩气气氛保护，恒温5h；再冷却至常温；

3)将步骤2)中产物与0.01mol石墨、0.001molsnf2搅拌混合；

4)将步骤3)中产物升温至350℃，氩气气氛保护，恒温5h；再冷却至常温；获得金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料；

该铅基材料具有很好的电化学性能，在5ag^-1电流密度下和500次充放电循环过程中具有优异的电化学容量。

实例2

一种金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料：

2)0.01molcspbbr6，0.001molkf,0.0015molsnf2，0.01mol石墨烯一种金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料的制备方法，包括：

1)称量0.01molcspbbr6、0.001molkf,0.0005molsnf2，混合搅拌；

2)将步骤1)中产物加热至350℃，氩气气氛保护，恒温5h；再冷却至常温；

3)将步骤2)中产物与0.005mol石墨烯、0.001molsnf2搅拌混合；

4)将步骤3)中产物升温至300℃，氩气气氛保护，恒温10h；再冷却至常温；获得金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料；

该铅基材料具有很好的电化学性能，在5ag^-1电流密度下和500次充放电循环过程中具有优异的电化学容量。

实例3

一种金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料：

3)0.005molcspbbr3，0.005molcspbbr6，0.001molnaf,0.0015molsnf2，0.01mol石墨

一种金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料的制备方法，包括：

1)称量0.005molcspbbr3，0.005molcspbbr6,0.001molnaf,0.0003molsnf2，混合搅拌；

2)将步骤1)中产物加热至450℃，氩气气氛保护，恒温6h；再冷却至常温；

3)将步骤2)中产物与0.01mol石墨烯、0.0012molsnf2搅拌混合；

4)将步骤3)中产物升温至300℃，氩气气氛保护，恒温10h；再冷却至常温；获得金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料；

该铅基材料具有很好的电化学性能，在5ag^-1电流密度下和500次充放电循环过程中具有优异的电化学容量。

实例4

一种金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料：

4)0.01molcspbbr3，0.001molcaf2,0.0015molgef2，0.01mol介孔碳

5)0.01molcspbbr3，0.001molsrf2,0.0015molgef2，0.01mol碳微球

6)0.01mol以cspbbr3为主的溴化铅铯，0.001molmgf2,0.0015molsbf3，0.02mol石墨；

7)0.01mol以cspbbr6为主的溴化铅铯，0.001molsrf2,0.001molsnf2，0.005molgef2，0.015mol石墨烯；

8)0.01mol以cspbbr3和cspbbr6为主的溴化铅铯，0.001molsrf2,0.0008molfef2,0.0005molsnf2，0.015mol石墨烯；

一种金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料的制备方法，包括：

1)称量一定质量的溴化铅铯基材料、金属氟盐，混合搅拌；

2)将步骤1)中产物加热至450℃，氩气气氛保护，恒温8h；再冷却至常温；

3)将步骤2)中产物与碳混合搅拌；

4)将步骤3)中产物与一定质量的低熔点氟盐混合；再升温至350℃，氩气气氛保护，恒温20h；再冷却至常温；获得金属氟盐改性cspbbr3基材料/碳复合电极材料；

该铅基材料具有很好的电化学性能，在5ag^-1电流密度下和500次充放电循环过程中具有优异的电化学容量。

实例5

操作步骤同实例4.

一种金属氟盐改性溴化铅铯基材料/碳复合电极材料：

9)0.01molcspb2br5，0.0002molcaf2,0.0005molgef2，0.013mol介孔碳

10)0.01molcs4pbbr6，0.003molsrf2,0.007molsbf3，0.005mol碳微球

该铅基材料具有很好的电化学性能，在5ag^-1电流密度下和500次充放电循环过程中具有优异的电化学容量。

上述专利的具体实施方式是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除