[发明专利]一类氮掺杂多孔炭负极材料的制备方法与应用

摘要

本发明属于炭素材料制备技术领域，属于碱金属离子二次能源存储范畴。涉及一种以紫环酮类含氮稠环芳烃为炭源制备氮掺杂多孔炭的方法及其作为碱金属离子二次电池负极或正极材料的应用。该方法先将紫环酮类含氮共轭稠环芳烃与模版剂或活化剂混合，在一定范围的温度下热分解炭化，得到氮掺杂多孔炭负极或正极材料。以大分子量的紫环酮类含氮共轭稠环芳烃作为炭源能够减少热处理过程中氮元素损失，有效实现多孔炭中高比例氮掺杂，有效增加电化学氧化还原位点。本方法还可以通过筛选炭源、热处理炭化温度、模版剂或活化剂的质量比等调控多孔炭比表面积，增加电荷交换界面，有效实现高能存储。该材料具有(1)结构丰富，紫环酮类原料廉价易得；(2)较高的能量密度、倍率功率密度和循环稳定性。

主权项

一种氮掺杂多孔炭负极材料的制备方法与应用，其特征在于：该多孔炭以氮元素含量在7‑40％之间的紫环酮类含氮稠环芳烃为炭源，以10纳米‑1厘米尺寸范围内的碳酸钠或碳酸氢钠或氢氧化钠或硫酸钠或硫酸氢钠或硝酸钠或氯化钠或碳酸钾或碳酸氢钾或氢氧化钾或硫酸钾或硫酸氢钾或硝酸钾或氯化钾或碳酸锂或碳酸氢锂或氢氧化锂或硫酸锂或硫酸氢锂或硝酸锂或氯化锂或碳酸铯或碳酸氢铯或氢氧化铯或硫酸铯或硫酸氢铯或硝酸铯或氯化铯或碳酸钙或碳酸氢钙或氢氧化钙或硫酸钙或硫酸氢钙或硝酸钙或氯化钙或碳酸镁或碳酸氢镁或氢氧化镁或硫酸镁或硫酸氢镁或硝酸镁或氯化镁或二氧化硅其中一种或两种以上为活化剂或者模版，在300‑1500度范围内，氮气或氩气或氩气‑氢气混合气的惰性气体氛围中，热处理30分钟‑72小时，用去离子水或者盐酸或者氢氟酸或者二氟化氢铵水溶液洗净活化剂或者模版剂，除去溶剂，得到氮元素含量在7‑40％的无定形态、棒状、球状、片状、针状的微米级、纳米级颗粒的、比表面积介于1‑4000m2/g的氮掺杂多孔炭材料，作为锂离子或者钠离子或者镁离子二次电池中的负极活性材料。