[发明专利]氮碳掺杂金属氧化物的制备方法和氮碳掺杂金属氧化物

说明书

本发明涉及电池技术领域，具体而言，涉及氮碳掺杂金属氧化物的制备方法和氮碳掺杂金属氧化物；上述氮碳掺杂金属氧化物的制备方法，包括将聚苯胺和N‑甲基吡咯烷酮混合，并添加MIL‑101(Fe)，制得PAN@MIL‑101(Fe)；将PAN@MIL‑101(Fe)煅烧；本发明的氮碳掺杂金属氧化物的制备方法制备的氮碳掺杂金属氧化物可以减轻充放电前后的体积变化，提高导电性，从而保证电极材料优异的储锂性能。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体而言，涉及氮碳掺杂金属氧化物的制备方法和氮碳掺杂金属氧化物。

背景技术

锂离子电池因具有较高的储锂容量和优异的循环稳定性，已被广泛认为可以潜在应用于便携式电子设备。石墨是目前商业化使用最广泛的锂离子电池负极材料。因其具有较低的理论容量而不能满足日益发展的市场对高性能锂离子电池的需求。过渡金属氧化物(如Fe₂O₃、Fe₃O₄、Co₃O₄、NiO、MnO和CuO)可以满足人们对高容量的需求，但是，导电性差、不可逆容量大和充放电前后体积变化大制约其得到实际应用。

发明内容

本发明的目的在于提供氮碳掺杂金属氧化物的制备方法和氮碳掺杂金属氧化物，由该制备方法制备的氮碳掺杂金属氧化物可以减轻充放电前后的体积变化，提高导电性，从而保证电极材料优异的储锂性能。

本发明是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供一种氮碳掺杂金属氧化物的制备方法，包括：将聚苯胺和N-甲基吡咯烷酮混合，并添加MIL-101(Fe)，制得PAN@MIL-101(Fe)；将PAN@MIL-101(Fe)煅烧。

在可选的实施方式中，聚苯胺和N-甲基吡咯烷酮的份数比为1:10-15。

在可选的实施方式中，聚苯胺和MIL-101(Fe)的重量比为3-7:1。

在可选的实施方式中，煅烧的温度为500-700℃；优选地，煅烧的温度为580-620℃。

在可选的实施方式中，MIL-101(Fe)的制备方法包括：将硝酸铁、对苯二甲酸、水和氢氟酸混合，过滤后得到第一沉淀物；将第一沉淀物与N，N-二甲基甲酰胺混合，加热后过滤，得到第二沉淀物；将第二沉淀物与甲醇混合，回流。

在可选的实施方式中，硝酸铁和对苯二甲酸的物质的量之比为1-2:1。

在可选的实施方式中，硝酸铁和氢氟酸的份数比为8-12:1。

在可选的实施方式中，加热的温度为120-140℃。

在可选的实施方式中，回流的温度为75-95℃。

第二方面，本发明实施例提供一种氮碳掺杂金属氧化物，其是由前述实施方式任一项的氮碳掺杂金属氧化物的制备方法制备的。

本发明实施例提供的氮碳掺杂金属氧化物的制备方法的有益效果包括：本发明实施例提供的氮碳掺杂金属氧化物的制备方法包括将聚苯胺和N-甲基吡咯烷酮混合，并添加MIL-101(Fe)，制得PAN@MIL-101(Fe)；将PAN@MIL-101(Fe)煅烧；这样一来，可以利用MIL-101(Fe)金属有机框架的孔径、比表面积、骨架结构等特性在金属有机框架中引入氮源，制得氮掺杂碳复合材料，且利用金属有机框架的特性使得制备的复合材料在充放电前后的体积变化小，提高制得的复合材料的应用价值；通过氮掺杂还能有效地提高碳材料的导电性，从而保证碳基电极材料优异的储锂性能。