[发明专利]一种氮硫共掺杂VSe2

摘要

本发明公开一种氮硫共掺杂VSe2/CNF钾离子电池负极材料及其制备方法，以猪毛、牛毛、羊毛、禽类羽毛或人发纤维为主要原料提取角蛋白，并作为氮硫主要来源掺杂到PAN/VO(acac)2复合物中，经纺丝及硒化制得氮硫共掺杂VSe2/CNF钾离子电池负极材料。结果表明，该钾离子电池负极材料表现出较优异的储钾性能。本发明操作过程简单，条件可控；VSe2/CNF碳复合材料优异的结构特性有利于钾离子电池的脱嵌；以动物毛发等为原材料，绿色环保、资源循环，实现废弃资源高值化利用；同时氮、硫共掺杂给电极材料本身提供了较多的活性位点，有利于离子、电子的传输，从而提高其电化学性能。

主权项

1.一种氮硫共掺杂VSe₂/CNF钾离子电池负极材料的制备方法，包括如下步骤：步骤一：纺丝溶液配制（1）提取角蛋白：使用碱性法对猪毛、牛毛、羊毛、禽类羽毛或人发纤维进行处理，得到氮硫前驱体角蛋白；（2）配制PAN/VO(acac)₂溶液：将一定质量分数的聚丙烯腈（PAN）和乙酰丙酮氧钒（VO(acac)₂）溶解在N,N—二甲基甲酰胺中，配制成一定浓度的悬浮液；（3）配制角蛋白掺杂PAN/VO(acac)₂纺丝溶液：取适量步骤（1）制得的氮硫前驱体角蛋白配成溶液缓慢加入到上述悬浮溶液中，加热搅拌配制成均匀纺丝溶液，待用；步骤二：电纺取所述纺丝溶液于注射器中，设置纺丝电压15~25 kV、推流速率0.1~1 mL/h、接收距离10~18 cm、温度40 ~90 ^oC，通过静电纺丝制得角蛋白掺杂PAN/VO(acac)₂复合纤维；步骤三：制备氮硫共掺杂VSe₂/CNF复合材料将上述的角蛋白掺杂PAN/VO(acac)₂复合纤维，一定量硒粉放置于管式炉中，在体积比为5%H₂ ‑ 95%Ar混合气氛下，以50‑100 mL/min 的气体流量，1‑5 ^oC /min速率升温至500~700 ^oC煅烧时间2~4 h，得到氮硫共掺杂的碳纳米纤维（VSe₂/CNF）复合材料；步骤四：钾离子电池负极材料的应用将氮硫共掺杂的VSe₂/CNF复合材料作为钾离子电池负极的活性成分，与导电剂超级P碳、粘结剂 CMC按照8:1:1的质量比混合研磨后均匀后涂覆在铜箔上作为工作电极，金属钾片为对电极，1 mol/L的KPF₆/碳酸乙烯酯（EC）/聚碳酸酯（PC）为电解液组装成纽扣式2032型电池。