多孔炭及其复合物负极材料的制备与电化学性能研究

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《ZIF-9金属有机骨架材料衍生多孔碳材料的制备及其在锂硫电池中的应用》范文

《ZIF-9金属有机骨架材料衍生多孔碳材料的制备及其在锂硫电池中的应用》篇一一、引言随着能源需求的增长和环境保护意识的提高，开发高效、环保的能源存储技术已成为研究的热点。

锂硫（Li-S）电池因具有高能量密度、低自放电率和环保性等优点，而成为下一代电池的重要候选者。

然而，Li-S电池的商业化进程仍面临许多挑战，如硫正极的导电性差、充放电过程中体积效应和穿梭效应等。

针对这些问题，研究者们正积极寻找改善方法，其中之一就是利用多孔碳材料作为硫的载体。

本文将详细介绍ZIF-9金属有机骨架材料衍生多孔碳材料的制备方法及其在Li-S电池中的应用。

二、ZIF-9金属有机骨架材料衍生多孔碳材料的制备1. 合成过程首先，需要合成ZIF-9金属有机骨架材料。

ZIF-9是一种由锌离子和有机配体组成的金属有机骨架（MOF）材料，具有高度多孔的结构和良好的化学稳定性。

合成过程中，将锌盐和有机配体在适当的溶剂中混合，通过调节pH值和温度等条件，使二者发生配位反应，生成ZIF-9。

然后，通过热解ZIF-9来制备多孔碳材料。

将ZIF-9在惰性气氛下进行高温热解，使有机配体发生热解反应，生成多孔碳材料。

在热解过程中，金属锌作为模板被蒸发，从而在碳材料中留下丰富的孔隙。

2. 制备工艺参数优化为了获得最佳的多孔碳材料，需要优化制备过程中的工艺参数。

例如，热解温度、热解时间和气氛等都会影响碳材料的结构和性能。

通过调整这些参数，可以获得具有不同孔径分布、比表面积和电导率的碳材料。

三、多孔碳材料在锂硫电池中的应用1. 硫的负载与复合将硫负载在多孔碳材料上，可以有效地提高硫的导电性和利用率。

通过控制硫的负载量、粒径和分布等参数，可以优化硫正极的性能。

同时，多孔碳材料还可以缓解硫在充放电过程中的体积效应，提高电池的循环稳定性。

2. 电池性能分析将负载了硫的多孔碳材料作为正极，与锂金属负极配对，组装成Li-S电池。

通过测试电池的充放电性能、循环稳定性和倍率性能等指标，可以评估多孔碳材料在Li-S电池中的应用效果。

用作锂电池负极材料的多孔生物质碳的合成及表征

第49卷第6期2021年3月广州化工Guangzhou Chemical IndustryVol.49No.6Mar.2021用作锂电池负极材料的多孔生物质碳的合成及表征田月茹，张露，顾元香(青岛科技大学环境与安全工程学院，山东青岛266042)摘要：以藕片为碳源制备生物质多孔碳用作锂电池负极材料，在不同电流密度下的倍率性能测试中，0.1A/g电流密度下电池首次充放电容量最高可达500mAh/g,经过60圈循环后电流密度再次恢复到0.1A/g,生物质多孔碳放电比容量仍然高达500mAh/g0在电流密度0.5A/g下，比容量最高可达212mAh/g左右，经过700次循环比容量仍可维持200mAh/g,其放电容量保持率为99.4%,显示出材料良好的循环稳定性。

说明该碳材料不仅具有较高的循环稳定性还具有较好的倍率性能。

关键词：生物质多孔碳；锂电池；负极材料中图分类号：X24文献标志码：A文章编号：1001-9677(2021)06-0045-03 Synthesis of Porous Biomass Carbon as Anode Materialfor Lithium Ion Batterries*TIAN Yue-ru,ZHANG Lu,GU Yuan-xiang(College of Environmental and Safety Engineering,Qingdao University of Science and Technology,Shandong Qingdao266042,China)Abstract:Porous biomass carbon was prepared by using fresh buckwheat as a carbon source,and it was used as an anode material for lithium-ion batteries.The rate capability material was tested at different current densities.The first discharge can reach500mAh/g at the current density of0.1A/g.After60cycles,the discharge specific capacity was still as high as500mAh/g when the current density was restored to0.1Ah/g.At the current density of0.5A/g,specific capacity can maintain212mAh/g and retention rate of its discharge capacity was99.47%after700cycles,which showed the material good cycle stability and rate performance.Key words：porous biomass carbon；anode material；lithium ion batteries锂离子电池作为一种绿色能源，因其比容量大、寿命长、无记忆效应、工作电压高、环境友好等优点已经被广泛应用于各种便携式电子产品中，成为有热门的储能系统⑴幻。

硅碳负极用多孔碳

硅碳负极用多孔碳
硅碳负极通常使用多孔碳作为其负极材料。

多孔碳是一种具有高比表面积、高导电性、高化学稳定性以及良好的力学性能的碳材料。

在硅碳负极中，多孔碳可以作为硅的载体，提供良好的电子传导性，从而提高电池的电化学性能。

多孔碳的制备方法有很多种，包括物理法、化学法以及生物法等。

其中，物理法主要包括球磨法、等离子体法、化学气相沉积法等；化学法主要包括溶胶-凝胶法、碳化法、活化法等；生物法则主要包括微生物合成法和植物模板法等。

在硅碳负极中，多孔碳除了作为硅的载体外，还可以作为硅的缓冲剂，缓解硅在充放电过程中的体积效应，从而提高电池的循环稳定性。

此外，多孔碳还可以提高电池的倍率性能和低温性能。

总之，硅碳负极使用多孔碳作为其负极材料可以提供良好的电化学性能和循环稳定性，是电池领域的研究热点之一。

沥青基多孔碳材料及其制备方法、硅碳负极材料及二次电池

沥青基多孔碳材料及其制备方法、硅碳负极材料及二次电池- 沥青基多孔碳材料是一种由沥青作为碳源制备的多孔碳材料。

沥青本身具有丰富的碳含量和高分子结构，可以通过热解、活化、碳化等方法制备多孔碳材料。

多孔结构可以提供更多的表面积和孔隙，有利于电池材料的电化学反应和电荷传输。

- 制备沥青基多孔碳材料的方法包括热解碳化法、化学活化法和物理活化法等。

其中，热解碳化法通过在高温下加热沥青，使其发生热解反应生成碳，并在碳化过程中形成多孔结构。

化学活化法则是通过在碳化前后使用化学活化剂，如氢氟酸、磷酸等，来改变材料的孔隙结构和表面性质。

物理活化法通过在碳化过程中施加一定的物理活化条件，如高压、高温、活性气体等，来形成多孔结构。

- 硅碳负极材料是一种由硅和碳组成的复合材料，用于二次电池的负极。

硅具有高容量和良好的电子导电性能，可以提高负极材料的比容量和循环稳定性。

但硅的体积膨胀和收缩过程中容易产生表面剥落、颗粒粉化等问题，导致材料损失和电池性能下降。

碳作为硅的包裹材料，可以缓解这些问题，同时保持硅的优良性能。

- 制备硅碳负极材料的方法包括机械混合法、溶液浸渍法和化学气相沉积法等。

机械混合法通过将硅和碳材料进行机械混合和球磨，形成硅颗粒被碳包裹的复合材料。

溶液浸渍法则是将硅材料溶解在溶液中，然后浸渍到碳材料上，并通过热处理将其结合。

化学气相沉积法利用化学反应在碳材料表面沉积硅材料，并形成硅碳复合材料。

- 硅碳负极材料在二次电池中具有广泛应用，如锂离子电池和钠离子电池等。

其中，硅碳负极材料在锂离子电池中得到了广泛研究和应用，可以大幅提高锂离子电池的比容量和循环寿命。

通过优化硅和碳的配比、制备方法和电池结构等方面，可以进一步提高硅碳负极材料的电池性能。

碳纳米材料的电化学性能研究

碳纳米材料的电化学性能研究在过去的几十年中，纳米科学和纳米技术的发展引起了巨大关注。

纳米材料因其独特的物理和化学特性，被广泛应用于各个领域，包括电子、能源、催化等。

碳纳米材料作为一类重要的纳米材料，在电化学领域展现出了巨大的潜力。

本文将重点介绍碳纳米材料的电化学性能研究，并探讨其在能源存储和转换领域的应用。

一、碳纳米材料的种类及制备方法碳纳米材料是由碳原子构成的纳米结构材料，具有高度的晶体结构和表面活性。

常见的碳纳米材料包括碳纳米管、石墨烯和纳米多孔碳等。

碳纳米管具有优异的导电性和力学性能，在电催化、电池和超级电容器等领域有广泛的应用。

石墨烯是由碳原子构成的单层薄片，具有高度的导电性和导热性，在电极材料和催化剂中有广泛的应用。

纳米多孔碳具有大比表面积和高孔容量，可用于储能、分离和催化等方面。

碳纳米材料的制备方法多种多样，常见的方法包括化学气相沉积、机械剥离法和热处理法等。

化学气相沉积是一种常用的碳纳米管制备方法，通过将碳源在高温下分解，碳原子重新排列形成碳纳米管。

机械剥离法是制备石墨烯的一种有效方法，通过对石墨进行机械剥离，获得单层的石墨烯。

热处理法是一种制备纳米多孔碳的方法，通过选择合适的碳源和炭化温度，在高温下形成多孔的碳材料。

二、碳纳米材料的电化学性能研究方法为了充分发挥碳纳米材料的优异性能，在电化学应用中需要深入研究其电化学性能。

常用的研究方法包括扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）和电化学测试等。

扫描电子显微镜和透射电子显微镜可以用于观察碳纳米材料的形貌和结构特征。

通过SEM和TEM的观察，可以了解碳纳米材料的形貌、尺寸和分散性等。

X射线衍射可以用于分析碳纳米材料的晶体结构和晶格常数，从而得到其晶体学信息。

电化学测试是评估碳纳米材料电化学性能的重要方法。

常见的电化学测试包括循环伏安法（CV）、恒流充放电测试、交流阻抗谱（EIS）等。

循环伏安法可以通过对碳纳米材料施加不同的电压，得到材料的电流-电压曲线，从而了解其电化学活性和电子传递性能。

锂离子电池多孔硅_碳复合负极材料的研究_黄燕华

第30卷第4期无机材料学报Vol. 30No. 42015年4月Journal of Inorganic Materials Apr., 2015收稿日期: 2014-07-07; 收到修改稿日期: 2014-09-03基金项目: 国家自然科学基金(61176050, 21233004) National Natural Science Foundation of China(61176050, 21233004) 作者简介: 黄燕华(1980–), 女, 讲师. E-mail: yanhuahuang@ 文章编号: 1000-324X(2015)04-0351-06 DOI: 10.15541/jim20140352锂离子电池多孔硅/碳复合负极材料的研究黄燕华1, 韩响2, 陈慧鑫3, 陈松岩2, 杨勇3(1.集美大学诚毅学院; 厦门 361021; 2. 厦门大学物理与机电工程学院, 厦门 361005; 3. 厦门大学化学化工学院, 厦门 361005)摘要: 以商业化多晶硅粉为原料, 采用金属银催化剂诱导化学腐蚀的方法制得三维多孔硅材料。

通过优化腐蚀条件, 得到孔径约为130 nm, 比表面为4.85 m 2/g 的多孔硅材料。

将多孔硅和PAN 溶液混合球磨并经高温烧结后在多孔硅表面包覆上一层致密的无定形碳膜, 从而制得多孔硅/碳复合材料作为锂离子电池的负极材料。

3D 多孔硅结构可以缓解电化学嵌/脱锂过程中材料的体积效应, 无定形碳膜层可有效改善复合材料的导电性能。

电化学性能测试表明, 该多孔硅/碳复合负极材料电池在0.4 A/g 的恒电流下, 首次放电容量3345 mAh/g, 首次循环库伦效率85.8%, 循环55次后容量仍保持有1645 mAh/g 。

并且在4 A/g 的倍率下, 容量仍维持有1174 mAh/g 。

该方法原料成本低廉, 可规模化生产。

关键词: 化学腐蚀; 多孔硅/碳; 锂离子电池中图分类号: TM911; O613 文献标识码: AInvestigation of Porous Silicon/Carbon Composite as Anodes forLithium Ion BatteriesHUANG Yan-Hua 1, HAN Xiang 2, CHEN Hui-Xin 3, CHEN Song-Yan 2, YANG Yong 3(1. College of Chengyi, Jimei University, Xiamen 361021, China; 2.College of Physics and Mechanical & Electrical Engineer-ing, Xiamen University, Xiamen 361005, China; 3.College of Chemistry & Chemical Engineering, Xiamen University, Xiamen 361005, China)Abstract: 3D porous silicon was synthesized by metal-assisted chemical etching process using commerciallyavailable polycrystalline silicon powders. After chemical etching in optimized solution, 3D porous silicon structures with pore size of about 130 nm and specific surface area of about 4.85 m 2/g was obtained. Subsequently, the 3D porous silicon powders treated with ball milling and heat carbonization processes were coated with amorphous car-bon and utilized as the anode electrode material for lithium ion battery. The combination of the 3D porous structure and a carbon coating layer can accommodate large mechanical strains by providing the empty space of the pores to alleviate the volume change, and by increasing the electrical conductivity with the carbon layer. The electrodes achieve an initial charge capacity of 3345 mAh/g with coulombic efficiency of 85.8% as well as a high reversible ca-pacity of 1645 mAh/g after 55 cycles at 0.4 A/g. And it is capable to retain a capacity of 1174 mAh/g even at 4 A/g. Thus, this work introduces a novel and easy potential industrial method for fabrication Si/C materials for high-performance lithium ion battery.Key words: chemical etching; porous silicon/carbon; lithium ion battery352 无机材料学报第30卷锂离子电池具有储能密度大、开路电压高、自放电率低等优点, 在便携式电子设备中得到广泛应用。

新型多孔碳材料的合成与应用研究

新型多孔碳材料的合成与应用研究多孔碳材料是一种具有高度发达孔隙结构的新型材料，由于其独特的物理、化学和机械性质，被广泛应用于能源、环保、催化等领域。

近年来，随着科技的不断进步，新型多孔碳材料的合成与应用研究取得了重大突破。

新型多孔碳材料的合成方法主要有模板法、气相沉积法、碳化或裂解法等。

其中，模板法是最常用的方法之一，它通过使用具有特定形貌和尺寸的模板，合成具有特定孔隙结构和性质的碳材料。

气相沉积法则是在碳源气体存在下，通过化学反应或物理沉积制备碳材料。

碳化或裂解法则利用有机物作为前驱体，通过碳化或裂解反应制备多孔碳材料。

多孔碳材料的应用领域非常广泛。

在能源领域，多孔碳材料可以作为电池的电极材料，提高电池的能量密度和充放电性能。

在环保领域，多孔碳材料具有优异的吸附性能，可用于水处理、空气净化等方面。

在催化领域，多孔碳材料可以作为催化剂载体，提高催化剂的分散度和活性。

多孔碳材料还可以应用于超级电容器、传感器、生物医学等领域。

在新型多孔碳材料的合成与应用研究中，纳米碳球是一种备受的多孔碳材料。

纳米碳球具有高度球形对称的结构、高比表面积和良好的电化学性能，被广泛应用于二次电池、超级电容器等领域。

近期，科研人员通过采用不同的合成方法，制备出一种新型纳米碳球材料，该材料具有优异的电化学性能和循环稳定性，有望为二次电池领域带来新的突破。

新型多孔碳材料的合成与应用研究为材料科学领域带来了巨大的机遇和挑战。

通过不断探索新的合成方法和应用领域，有望为多孔碳材料的发展和应用提供更加广阔的前景。

新型碳基介孔材料是一种具有特殊结构和优异性能的材料，其在分子识别、气体存储、光电催化等领域具有广泛的应用前景。

近年来，随着纳米科技和材料科学的不断发展，新型碳基介孔材料的控制合成及应用已成为了科研人员的热点。

新型碳基介孔材料的制备方法主要包括模板法、硬模板法、软模板法等。

这些方法中，模板法是最常用的制备方法之一，其主要是通过选择合适的模板剂和碳源，控制合成出具有特定结构和尺寸的碳基介孔材料。

锂离子电池多孔硅／碳复合负极材料研究

第３５卷
第１期
三峡大学学报（自然科学版）
ＪｏｆＣｈｉｎａＴｈｒｅｅＧｏｒｇｅｓＵｎｉｖ．（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ）
Ｖｏ１．３５ＮＯ．１Ｆｅｂ．２０１３
嵌／脱锂过程中多孔硅颗粒所产生的体积效应．电化学性能测试表明，１Ｏ次循环后，多孔硅／碳复合
负极材料平均每周次容量衰减为０．４ｌ，１００次循环后其可逆容量仍可维持在６０８．７ｍＡ・ｈ／ｇ．
关键词：葡萄糖；多孔硅／碳；负极；锂离子电池中图分类号：（）６１３．７：ＴＭ９１２．９文献标识码：Ａ文章编号：ｌ６７２ — ９４８Ｘ（２０１３）０ｌ一００７６ — ０５
ｌｉｔｈｉｕｍｉｏｎｂａｔｔｅｒｙａｎｏｄｅｗｅｒｅｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｂｙｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｏｌｉｄ — ｓｔａｔｅｓｉｎｔｅｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ
ＩｉｌａｓｓｒａｔｉｏｓｏｆＳｉ／Ｃｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｐｏｒｏｕｓｓｉｌｉｃｏｎａｒｅｓｕｓｔａｉｎｅｄ；ａｎｄｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ

TiNb_(2)O_(7)复合材料的制备及电化学性能

第7期王继伟，等:TiNb。

：复合材料的制备及电化学性能-63-TiNb2O7复合材料的制备及电化学性能王继伟1,马小丽2，宋建伟1,关山月1,高洁1，张志聪1，张亚兰1,孙瑞雪“（1.南阳师范学院化学与制药工程学院，河南南阳473000；2.乐凯华光印刷科技有限公司，河南南阳473000）摘要：以聚偏氟乙烯为氟碳源，利用两步法合成了TiNb2O?@F-C复合材料。

借助XRD、SEM、新威电池测试系统等进行表征分析。

实验结果表明：当聚偏氟乙烯加入量为0.05g时制得的TiNb2O7@F-C复合材料既能保持着多孔结构又有F掺杂碳包覆层，用作锂离子电池负极具有优异的电化学性能。

关键词:锂离子电池;TiNb2O?;负极材料;复合材料中图分类号：TM911文献标识码：A文章编号：1008-021X（2021）07-0063-02Preparation and Electrochemical Properties of TiNb2O7CompositesWang Jiwei1,Ma Xiaoli2,Song Jianwei1,Guan Shanyue1,Gao Jie1,Zhang Zhicong',Zhang Yalan',Sun Ruixue1*(1.Nanyang Normal University，Nanyang473000，China；2.Lucky Huaguang Graphics Technology Co.，Ltd.，Nanyang473000，China)Abstract:In this paper’TiNb。

？®F-C composite materials were synthesized by two-steps method using polyvinylidene fluoride as fluorine source and carbon source.XRD，SEM and battery test system were used for characterization analysis.The experimental results show that the TiNb2O?@F-C composite prepared when the amount of PVDF added is0.05g can not only maintain the porous structure but also have the F doped carbon coating layer，which can be used as the cathode of lithium ion battery with excellent performance.Key words:llithium ion battery；TiNb2O7；anode material；composite materials随着化石燃料储量的减少及使用带来的严重环境问题，人们在努力探索开发新型的清洁能源，比如水能、风能、太阳能等［1］。

煤沥青基多孔碳的制备及其储能应用研究

煤沥青基多孔碳的制备及其储能应用研究煤沥青基多孔碳是一种具有优异储能性能的新型碳材料。

煤沥青作为一种重要的化石燃料，在经过热解等处理后，可以转化为高比表面积的多孔碳材料。

这种多孔碳材料具有孔隙结构丰富、比表面积大、导电性好等特点，因此被广泛应用于储能领域。

煤沥青基多孔碳的制备过程主要分为两个步骤：煤沥青的热解和活化处理。

首先，煤沥青在高温条件下进行热解，产生碳质产物。

这一步骤可以通过缓慢升温的方法实现，以避免碳质产物的过度热解。

接下来，采用化学活化或物理活化的方法对热解产物进行处理，以增加其比表面积和孔隙量。

化学活化常使用的活化剂包括氢氧化钾、磷酸和水蒸气等，而物理活化则通过控制活化温度和活化时间等条件来调控产物的孔隙结构。

煤沥青基多孔碳材料具有优秀的储能性能，主要体现在以下几个方面：1.高比表面积：煤沥青基多孔碳材料具有较大的比表面积，可以提供更多的活性表面，有效提高储能材料与电解液之间的接触面积，提高电化学反应速率。

2.丰富的孔隙结构：多孔碳材料具有丰富的孔隙结构，包括微孔、介孔和大孔等。

这些孔隙不仅有利于储存电解质离子和电荷，还可以提供快速的离子迁移通道，提高电化学性能。

3.良好的导电性：煤沥青基多孔碳材料具有良好的导电性，使得电荷在材料中能够快速传输，降低内阻，提高能量存储效率。

煤沥青基多孔碳材料在储能领域有着广泛的应用前景。

首先，它可以作为超级电容器的电极材料，用于储存电能。

由于多孔碳材料具有高比表面积和良好的导电性，能够实现高电容和高能量密度的储能性能。

其次，煤沥青基多孔碳材料还可以用作锂离子电池和钠离子电池的负极材料。

研究表明，多孔碳材料可以提供较高的锂离子或钠离子嵌入、脱嵌容量，具有良好的循环稳定性和电化学性能。

此外，煤沥青基多孔碳材料还可以用于超级电容器-锂离子电池混合储能系统，充分发挥两种储能装置的优势，实现高效能量存储和利用。

总之，煤沥青基多孔碳的制备及其储能应用研究具有重要意义。

一种多孔金属掺杂的碳复合物材料及其制备方法和应用[发明专利]

专利内容由知识产权出版社提供和应用
专利类型：发明专利发明人：闵宇霖,王小飞,徐群杰,时鹏辉,范金辰,朱晟申请号：CN201810631179.9 申请日：20180619 公开号：CN108963207A 公开日：20181207
摘要：本发明公开一种多孔金属掺杂的生物质碳复合材料及制备方法和应用，即将萝卜削皮后切成薄片，去离子水洗涤后冷冻干燥直至水分完全被蒸干，放入到过渡金属盐溶液中进行浸泡 5~24 0h，经离心收集、干燥得到吸附有过渡金属的萝卜干，然后于管式炉中，氮气下控制温度为 300~1000℃进行煅烧1~24 h，得到的碳化后的样品依次经酸洗、水洗、干燥，然后用氢氧化钾在氮气条件下控制温度800~1000℃进行活化2~24 h，然后用去离子水洗涤、干燥，即得到多孔金属掺杂的生物质碳复合物材料。其作为锂离子电池负极材料应用，具有优异的循环性能和较高的不可逆容量。
申请人：上海电力学院地址：200090 上海市杨浦区平凉路2103号国籍：CN 代理机构：上海申汇专利代理有限公司代理人：吴宝根更多信息请下载全文后查看

一种杂原子原位掺杂的多孔碳复合锂负极及其制备方法和应用[发明专利]

专利名称：一种杂原子原位掺杂的多孔碳复合锂负极及其制备方法和应用
专利类型：发明专利
发明人：徐静静,闫兴,陆仕荣,胡超,蔡松明,蔡兴云
申请号：CN202111257500.X
申请日：20211027
公开号：CN113991094A
公开日：
20220128
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及电化学和新能源材料技术领域，具体涉及一种杂原子原位掺杂的多孔碳复合锂负极及其制备方法和应用。

一种杂原子原位掺杂的多孔碳复合锂负极，其原料包括多孔碳材料和锂；所述多孔碳材料包括含有孔结构的碳骨架，所述碳骨架上均匀掺杂有杂原子，所述杂原子包括氮、氧、磷和硫中的至少一种。

本方案解决了因现有的锂负极及其制备方法不能有效改善锂的沉积‑溶解行为而导致的电池性能难以提升的技术问题。

本方案使用含有电负性官能团的三维多孔碳骨架，定向调控锂的沉积‑溶解行为，制备获得的杂原子原位掺杂的多孔碳复合锂负极，在液态锂离子电池和固态锂电池领域具有广阔的应用前景。

申请人：重庆硕盈峰新能源科技有限公司
地址：400023 重庆市江北区北滨一路629号、630号、庙溪嘴141号2栋B5楼1-6室
国籍：CN
代理机构：重庆强大凯创专利代理事务所(普通合伙)
代理人：王典彪
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多孔炭及其复合物负极材料的制备与电化学性能研究
共轭微孔聚合物（CMP）是由π共轭骨架连接形成的三维大分子聚合物,比表面积大,构建单元多样,化学组成易调控,是一种理想的多孔炭前驱体。

通过调控单体结构,我们制备了硫氮共掺杂CMP,高温热解制备了硫氮共掺杂的多孔炭,硫氮杂原子引入产生了大量缺陷,可提供丰富的储锂活性位点。

另外,通过改变单体结构,我们也制备了含硫CMP。

CMP大量的C≡C键能够键合金属离子,同时S原子高的化学活性也存在键合金属离子的可能性,利用这些特殊物理化学性能,我们制备了Fe3O4和含硫多孔炭的复合物（Fe3O4-SPC）,去克服
Fe3O4差的循环性能的缺点。

本文中使用两种不同的单体4,7-二溴苯并[c][1,2,5]噻二唑和1,4-二溴萘,分别与1,3,5-三乙炔基苯在Pd（0）/CuI催化下,经Sonogashira-Hagihara偶联反应制备多级球形共轭微孔聚合物（HSCMP）和管状共轭微孔聚合物（TCMP）。

将HSCMP和TCMP高温热解即可获得硫氮共掺杂的多级球形多孔炭（SNHSPC）和多孔炭纳米管（PCNT）,形貌未发生改变。

SEM、TEM、TEM-EDX和BET证明SNHSPC是由炭纳米纤维相互连接组成的球形多孔网络结构,拥有大的比表面积和大的孔体积,并且N、S元素均匀地分布在SNHSPC里。

SNHSPC独特的形貌和发达的孔结构,再加上杂原子S、N共掺杂,使其拥有优异的电化学性能。

介孔炭（MC）,比表面积大,导电性较好。

将MC与Fe（NO3）
3·9H2O和Fe（CH3COO）
2·4H2O混合,经热解即可获得
Fe3O4-MC复合物。

XRD分析证明Fe3O4-MC复合物中存在
Fe3O4晶体。

SEM表明MC被
Fe3O4纳米粒子包覆。

TEM分析表明Fe3O4-MC复合物中存在
Fe3O4纳米粒子。

BET分析进一步证明
Fe3O4-MC复合物的比表面积明显低于MC,表明MC的一些孔被Fe3O4纳米粒子所填充。

上述结构有助于改善Fe3O4-MC复合物的电化学性能。

另外,以1,3,5-三乙炔基苯和2,3,5-三溴噻吩作单体,在钯（0）催化下,经Sonogashira-Hagihara偶联反应制备含硫共轭微孔聚合物（SCMP）。

将其进行高温热解可得含硫的多孔炭（SPC）,且形貌未发生改变。

将SCMP 与铁盐混合可获得Fe3O4-SPC复合物。

XRD证实Fe3O4-SPC复合物中拥有面心立方结构的Fe3O4晶体。

SEM观察到
Fe3O4-SPC复合物是由粒径在20-50 nm的纳米粒子组成的多级团聚体。

TEM和TEM-EDX进一步证明Fe3O4纳米粒子嵌入SPC纳米粒子里,这种结构能够有效地缓解充放电过程中
Fe3O4发生大的体积变化。

氮气吸脱附测试表明
Fe3O4-SPC复合物是比表面积为60.3
m2·g-1的介孔材料。

这些独特的结构使Fe3O4-SPC复合物在600 mA·g-1电流密度下循环300次后可逆比容量可达
897.2mAh·g-1。