[发明专利]一种弧光放电技术用于制备CoSP钠电负极材料的方法

说明书

一种弧光放电技术用于制备CoSP钠电负极材料的方法，制备出CoSP的方法是先通过水热法制备出氢氧化钴前驱体，然后分别先后对硫单质和磷单质进行弧光放电处理，处理后的正离子通过磁过滤进行筛选，最后结合化学气相沉积将其沉积到靶材上便可以得到硫、磷双掺杂的CoSP空心球材料，将其应用到钠离子电池中可以实现较为优异的电化学性能。在0.1 A g^‑1电流密度下,在循环100圈后，其比容量仍可高达633 mAh g^‑1,2 A g^‑1的电流密度下，经过400圈循环后，其比容量高达456 mAh g^‑1，体现其较好的循环稳定性。

技术领域

本发明属于钠离子电池负极材料制备技术领域，具体涉及一种弧光放电技术用于制备CoSP钠电负极材料的方法。

背景技术

目前锂离子电池发展迅速，商用的锂离子电池应用非常广泛，但随着人们需求的不断增长，锂离子电池成本高、资源少，这也成为阻碍锂离子电池实现大规模应用的短板。钠离子电池具有和锂离子电池相似的电池结构，但正负极采用不同的材料，同时电解液也不同。锂离子和钠离子的差异也造成某些方面的不同。对于钠离子电池负极材料，主要分为碳基材料、纳米合金材料、金属化合物、等。碳基材料中硬碳材料在宏观上是无序结构，微观上是不同取向的石墨微晶，钠离子可以嵌入到不同取向的石墨微晶中。对于纳米合金材料来讲由于钠离子的尺寸较大，在循环过程中电极材料的体积变化较大，容易发生材料的塌陷，因此对于合金材料而言其循环稳定性的提高是非常关键性的。金属化合物的研究包括金属氧化物、金属硫化物、金属磷化物、金属硒化物等。和氧化物相比，杂元素的引入可以增加钠离子的存储活性位点，进而提高材料的储钠性能。传统的元素掺杂主要是通过水热、高温裂解、熔融法等方式进行掺杂，这些掺杂方式得到的材料往往是不均匀的，同时反应条件往往涉及到高温反应，不仅会造成资源的浪费，同时排放出的污染物会对环境造成一定的污染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种制备双掺杂金属化合物的方法，通过弧光放电技术对原料进行轰击得到等离子体态，然后用磁过滤装置进行过滤从而得到质量均匀且纯度较高的正离子。最后通过化学气相沉积将已过滤的等离子体态沉积到基底上，从而实现均匀的元素掺杂。

本发明提供一种弧光放电技术用于制备CoSP钠电负极材料的方法，包括如下步骤，

步骤S1、通过水热方法制备氢氧化钴的前驱体，然后放在60℃真空干燥箱中干燥12 h；

步骤S2、将氢氧化物前驱体和导电炭黑、PVDF粘结剂按照8：1：1的比例称取适量，以NMP做为溶剂，搅拌24 h后进行涂布，将膏体涂敷在铜箔上，然后在60℃下干燥12 h；

步骤S3、剪裁尺寸为3×4 cm的涂敷后的铜箔作为靶材，先对弧光放电以及此磁过滤装备进行抽真空处理，使其真空度得到1×10^-5 Pa；

步骤S4、将靶材放置于旋转台中央，首先进行等离子体清洗，同时提前将S单质和P单质都提前放在弧光放电舱体中，再设置好弧光放电仪器参数，先进行弧光放电处理，再将弧光放电后的等离子体态物质施加有效磁场进行磁过滤处理；

步骤S5、进行沉积，沉积完成后，关闭弧光放电、磁过滤电源，取出样品。

作为本发明的进一步技术方案，步骤S4中设置好的弧光放电仪器参数为电流1~1.8A、电压150~200 V、磁场50~200 WB。

进一步的，步骤S4中、将射频放电后的等离子态的正离子引入磁过滤管中进行筛选，沉积10min结束，关闭射频放电、磁过滤电源，释放真空度，获取双掺杂的复合材料。