鉀離子電池用金屬銦碳復合材料及其制備方法和應用

1.本發(fā)明屬于新材料制備和電化學(xué)儲能領(lǐng)域，涉及一種銦碳復合材料的制備方法及應用。 背景技術(shù)： 2.公開(kāi)該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經(jīng)成為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現有技術(shù)。 3.鉀具有儲量豐富、價(jià)格低廉，且標準電極電勢較低等優(yōu)點(diǎn),因此鉀離子電池被認為是一種較理想的低成本二次電池體系，近年來(lái)受到人們廣泛的關(guān)注和研究。但是由于鉀離子半徑較大，嵌鉀/脫鉀過(guò)程中電極材料體積變化大，影響其循環(huán)穩定性和倍率性能。到目前為止，鉀離子電池負極材料主要包括以下幾種：插層材料，轉化型材料及合金材料。而轉化類(lèi)材料中的銦基復合物因其具有高的理論容量、優(yōu)異的循環(huán)穩定性、以及豐富的氧化還原反應被認為是一類(lèi)非常適合鉀離子電池的負極材料。但是，隨著(zhù)鉀離子在充放電過(guò)程中，會(huì )使材料出現結構的強烈重組，導致這些材料產(chǎn)生體積膨脹，進(jìn)而容量會(huì )快速的衰減，從而降低了儲鉀性能。因此，開(kāi)發(fā)具有足夠空間、能夠有效緩解體積膨脹的電極材料至關(guān)重要。 技術(shù)實(shí)現要素： 4.為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種鉀離子電池用銦碳復合材料的制備方法應用，該新型負極材料有效緩解了現有鉀離子電池負極材料在充放電過(guò)程中體積膨脹的缺陷，有效提高了鉀離子電池的循環(huán)性能。 5.為了實(shí)現上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 6.本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一種鉀離子電池用金屬銦碳復合材料的制備方法，包括： 7.將銦鹽與對苯二甲酸在溶劑中混合均勻，進(jìn)行水熱反應，得到前驅體； 8.將所述前驅體在惰性氣氛下硫化，得到銦碳復合材料。 9.研究表明，中間體誘導和設計不同形態(tài)的納米結構、引入無(wú)定形碳包覆可以有效地解決上述問(wèn)題從而改善材料的電化學(xué)性能。在特殊氣氛下，誘導活化能低的中間體產(chǎn)生，能促進(jìn)最終產(chǎn)物的相轉變和均勻分布，有助于材料的納米化。此外，納米結構的金屬有機骨架(mofs)具有可調控的形貌和組成，還有高孔隙率、大比表面積、低密度等優(yōu)點(diǎn)，因此可以將其作為前驅體來(lái)制備具有中空結構的多孔碳基材料。 10.本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供了上述的方法制備的鉀離子電池用金屬銦碳復合材料，所述金屬銦碳復合材料為納米棒結構，由無(wú)定形碳包裹銦金屬顆粒形成。 11.本發(fā)明經(jīng)過(guò)實(shí)驗發(fā)現，硫化氣氛誘導活化能低的硫化銦的產(chǎn)生，有利于銦顆粒的納米化，促使銦離子向銦金屬顆粒的充分分解。無(wú)定