[发明专利]三维自支撑氮掺杂碳钠离子负极材料的制备方法及应用

摘要

本发明公开了一种三维自支撑氮掺杂碳钠离子负极材料的制备方法及应用。所述制备方法包括：(1)ZIF‑8的制备；(2)静电纺丝的制备；(3)退火碳化。本发明可以实现可逆嵌脱钠，呈现斜坡式电压行为，解决现有方法制备的二次电池阳极材料，提高电池安全性，改善比容量低，稳定性差，循环性能差，石墨不能嵌钠等问题。所述负极材料是一种掺氮三维自支撑碳材料，能够直接用作电极，无粘结剂，成本低，方法简单，适合大规模生产，具有应用潜力。

主权项

1.一种三维自支撑氮掺杂碳钠离子负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)ZIF‑8的制备：取一定量的Zn(NO₃)₂·6H₂O溶解于100ml甲醇，得到溶液A；取一定量的复合配体溶解于100ml甲醇，得到溶液B；取一定量的聚N‑异丙基丙烯酰胺溶解于100ml甲醇，得到溶液C；其中，Zn(NO₃)₂·6H₂O、复合配体、聚N‑异丙基丙烯酰胺的摩尔比为1:4:1，将所述溶液A、溶液B、所述溶液C搅拌混合，在32‑35℃下超声分散20‑40min，保温静置12‑20h，再用甲醇清洗，离心3次，冷冻干燥，并在4℃下冷藏24h，得到聚N‑异丙基丙烯酰胺微粒溶胀填充的ZIF‑8；(2)静电纺丝的制备：将步骤(1)得到的ZIF‑8与N,N‑二甲基甲酰胺混合成浓度为0.15‑0.2g/mL的分散液，再加入一定量聚丙烯腈混合成静电纺丝溶液，设置静电纺丝的正电压为15‑20kV，负电压为1‑2kV，将所述静电纺丝溶液进行静电纺丝；将所述静电纺丝利用去离子水反复蒸煮漂洗3‑5次，去除聚N‑异丙基丙烯酰胺，70℃下干燥24小时，得到多孔ZIF‑8‑聚合物纺丝；(3)退火碳化：将所述多孔ZIF‑8‑聚合物纺丝先在空气中以220℃条件煅烧1h，然后在惰性气氛中进行不同温度的退火碳化，即得三维自支撑氮掺杂碳钠离子负极材料。