[发明专利]一种采用三元复合材料作负极的双离子电池及其制备方法

权利要求书

1.一种采用三元复合材料作负极的双离子电池，其特征在于，采用一步高温碳热还原法制备得到金属/碳/石墨烯三元复合材料，以金属/碳/石墨烯三元复合材料作负极，石墨类材料作正极和金属盐电解液组装成双离子电池；其制备方法包括如下步骤：

（1）将金属盐、还原性有机酸和多种氮源溶解到氧化石墨烯的悬浮溶液中，进行脱水处理得到的前驱体，将所述的前驱体进行高温碳化处理，得到金属颗粒嵌入氮掺杂碳基质的金属/碳/石墨烯三元复合材料；

（2）将金属/碳/石墨烯三元复合材料负极，石墨类材料正极，金属盐电解液组装成双离子电池；

所述金属盐为金属锌盐、金属锑盐、金属铅盐和金属锡盐中的一种或几种；所述金属锌盐为氯化锌、硝酸锌、醋酸锌和硫酸锌中的一种或几种；所述金属锑盐为三氯化锑、溴化锑、五氯化锑和硫酸锑中的一种或几种；所述金属铅盐为硝酸铅和醋酸铅中的一种或几种；所述金属锡盐为二氯化锡、硝酸亚锡、四氯化锡和草酸亚锡中的一种或几种；

所述还原性有机酸为酒石酸、柠檬酸和葡萄酸中的一种或几种；所述氮源为三聚氰胺、单氰胺、尿素和硫酸铵中的一种或几种；

所述金属盐与还原性有机酸的摩尔比为(5-90)：100；还原性有机酸与氮源的摩尔比为(10-90)：100；氧化石墨烯与金属盐的质量比1：(3-10)；

所述高温碳化处理为在氩气保护气氛下，在400-1200℃的高温下，对前驱体进行碳化处理15-180min；

所述金属盐电解液选自高氯酸锂，高氯酸钠，高氯酸钾，六氟磷酸锂，六氟磷酸钠，六氟磷酸钾中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的双离子电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将金属盐、还原性有机酸和多种氮源溶解到氧化石墨烯的悬浮溶液中，进行脱水处理得到的前驱体，将所述的前驱体进行高温碳化处理，得到金属颗粒嵌入氮掺杂碳基质的金属/碳/石墨烯三元复合材料；

（2）将金属/碳/石墨烯三元复合材料负极，石墨类材料正极，金属盐电解液组装成双离子电池；

所述金属盐为金属锌盐、金属锑盐、金属铅盐和金属锡盐中的一种或几种；所述金属锌盐为氯化锌、硝酸锌、醋酸锌和硫酸锌中的一种或几种；所述金属锑盐为三氯化锑、溴化锑、五氯化锑和硫酸锑中的一种或几种；所述金属铅盐为硝酸铅和醋酸铅中的一种或几种；所述金属锡盐为二氯化锡、硝酸亚锡、四氯化锡和草酸亚锡中的一种或几种；

所述还原性有机酸为酒石酸、柠檬酸和葡萄酸中的一种或几种；所述氮源为三聚氰胺、单氰胺、尿素和硫酸铵中的一种或几种；

所述金属盐与还原性有机酸的摩尔比为(5-90)：100；还原性有机酸与氮源的摩尔比为(10-90)：100；氧化石墨烯与金属盐的质量比1：(3-10)；

所述高温碳化处理为在氩气保护气氛下，在400-1200℃的高温下，对前驱体进行碳化处理15-180min；

所述金属盐电解液选自高氯酸锂，高氯酸钠，高氯酸钾，六氟磷酸锂，六氟磷酸钠，六氟磷酸钾中的一种或几种。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述金属盐与还原性有机酸的摩尔比为(10-70)：100；还原性有机酸与氮源的摩尔比为 (15-70)：100。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述高温碳化处理为在氩气保护气氛下，在500-1000℃的高温下，对前驱体进行碳化处理20-120min。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述双离子电池的电压为1.0~5.5V。