[发明专利]一种多巴胺包覆磷酸铜钠离子电池正极材料的制备方法

说明书

一种多巴胺包覆磷酸铜钠离子电池正极材料的制备方法。将可溶性磷酸盐溶于去离子水中得溶液A；向溶液A中加入硫化铜冷冻得固体物B；将固体物B放入冷冻干燥机中干燥，使磷酸盐在硫化铜表面重结晶，得到完全干燥的样品C；将样品C均匀的分布在石英坩埚中，随后将坩埚放入马弗炉内热处理得到Cu₃(PO₄)₂；将三羟甲基氨基甲烷溶于超纯水中，再向溶液中加入Cu₃(PO₄)₂得样品D；向样品D中加入多巴胺搅拌均匀后使用超纯水洗涤，经冷冻干燥后得到样品E；在氩气气氛的保护下，将样品E放入磁舟，置于管式炉中热处理得多巴胺包覆磷酸铜钠离子电池正极材料。本发明所采用的原料廉价易得、环境友好，且实施方法简单易操作。得到导电性良好的复合材料。

技术领域

本发明属于电化学技术领域，具体涉及一种多巴胺包覆磷酸铜钠离子电池正极材料的制备方法。

背景技术

采用大的阴离子代替锂离子电池正极材料中的氧离子，不仅可以得到与氧化物一致的高电压外还可以提供较大的自由体积，类聚阴离子型化合物含有四面体和八面体阴离子结构单元，这些单元可以通过强的共价键连成稳定的三维网络结构[贺冬华,唐安平,申洁.锂离子电池电极材料磷酸氧钒锂的研究进展[J].应用化学,2014,31(10):1115-1122.]。但这种材料也存在局限，即大电流放电性能比较差，因此通常通过表面包覆(如碳包覆)来改善材料的比容量和高倍率充放电性能[Kim H,Lim H,KimH S.Polydopamine-derived N-doped carbon-wrapped Na₃V₂(PO₄)₃cathode with superiorrate capabilityand cycling stability for sodium-ionbatteries[J].Nano Research,2018:1-8.]，[陈玲,赵彦明,袁万选.新型聚阴离子型硼酸盐正极材料研究进展[J].电源技术,2013,37(11):2060-2062.]。

发明内容

本发明的目的在于提供一种原料廉价易得、环境友好，且制备工艺简单，且能够控制其形貌，具有良好导电性的复合材料的多巴胺包覆磷酸铜钠离子电池正极材料的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)将可溶性磷酸盐溶于去离子水中，超声分散制成浓度为0.15～0.35mg/mL的溶液A；

2)调节溶液A的pH值为4～6，然后以硫化铜与可溶性磷酸盐按3：1～3的摩尔比取硫化铜加入溶液A中，磁力搅拌后倒于培养皿中，放入冰箱中冷冻得固体物B；

3)将固体物B放入冷冻干燥机中干燥，使磷酸盐在硫化铜表面重结晶，得到完全干燥的样品C；

4)将样品C均匀的分布在石英坩埚中，随后将坩埚放入马弗炉内，以5～10℃·min^-1的升温速率自室温升温至650～800℃热处理得到Cu₃(PO₄)₂；

5)取0.05～0.15g的三羟甲基氨基甲烷溶于50～100mL超纯水中磁力搅拌使其形成均匀的溶液，用HCl调节溶液pH值为8～9，再向溶液中加入0.3～0.5g的Cu₃(PO₄)₂得样品D；

6)搅拌的条件下向样品D中加入0.03～0.12g的多巴胺搅拌均匀后使用超纯水洗涤，经冷冻干燥后得到样品E；

7)在氩气气氛的保护下，将样品E放入磁舟，置于管式炉中，以5–10℃·min^-1的升温速率自室温升温至400～600℃热处理得多巴胺包覆磷酸铜钠离子电池正极材料。