技术摘要：
本发明涉及锂离子电池技术领域，且公开了一种S、N共掺多孔石墨烯修饰磷化铜锂离子电池负极材料，N原子掺杂石墨烯，制造结构缺陷，减少石墨烯的堆聚，以十二烷基苯磺酸钠为S源，得到S、N共掺多孔石墨烯，其表面高度弯曲，S、N掺杂石墨烯片层构建三维多孔网状结构，具有  全部
背景技术：
电化学储能装置具有效率高、污染小的优点，被世界各国大量关注，其中使用最为 广泛的是可充电锂离子电池，应用于电子产品、电动汽车等领域，石墨是应用最广泛的负极 材料，但是其具有很大的限制，其锂离子嵌入电势和金属锂相近，容易发生危险，同时，石墨 的理论比容量较低，难以满足人们对于续航能力的需求。 过渡金属磷化物有着较高的理论比容量、较低的极化和较低的电压平台，而其中 磷化铜的理论比容量尤为突出，成为近些年来的研究热点，但是，在充放电过程中，磷化铜 会发生体积膨胀、团聚，导致其循环能力较差、倍率性能不好，严重阻碍磷化铜的大规模应 用，而石墨烯具有良好的导电性、较大的比表面积、较好的结构稳定性，与磷化铜复合后，可 以有效加快电子的传递，为磷化铜的体积变化提供缓冲，因此，我们采用S、N共掺多孔石墨 烯修饰磷化铜的方式来解决上述问题。 (一)解决的技术问题 针对现有技术的不足，本发明提供了一种S、N共掺多孔石墨烯修饰磷化铜锂离子 电池负极材料，解决了磷化铜负极材料循环稳定性差、倍率性能不好的问题。 (二)技术方案 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种S、N共掺多孔石墨烯修饰磷化铜 锂离子电池负极材料，所述S、N共掺多孔石墨烯修饰磷化铜锂离子电池负极材料制备方法 如下： (1)向坩埚内加入尿素，盖上盖子后置于马弗炉中，在520-580℃下煅烧3-5h，冷却 后用研钵研磨，得到模板石墨化氮化碳粉末，将模板置于瓷舟置于气氛管式炉中，在氩气和 氢气混合气体氛围下，二者的体积比为85-95:5-15，在470-530℃下通入甲烷1-3h，停止通 入甲烷气体，在氩气和氢气混合气体氛围下再升温至820-880℃焙烧40-80min，冷却，得到N 掺杂多孔石墨烯； (2)向三口烧瓶中加入去离子水、分散剂聚乙烯醇、相转化剂四丁基溴化铵、十二 烷基苯磺酸钠，再加入研磨好的纳米粉状的N掺杂多孔石墨烯，超声40-80min分散均匀，继 续机械搅拌，在90-110℃下冷凝回流2-4h，过滤、洗涤并干燥，将干燥得到的产物置于气氛 管式炉中，在氮气氛围下、600-700℃烧结1-3h，得到S、N共掺多孔石墨烯； (3)向烧杯中加入去离子水、乙二醇、S、N共掺多孔石墨烯，超声40-80min分散均 匀，再加入浓氨水、硫酸铜、模板剂十二烷基硫酸钠，控制浓氨水和去离子水的体积比为5- 10:100，超声10-20min分散均匀，再加入还原剂抗坏血酸，超声20-40min分散均匀，离心、洗 涤并干燥，得到S、N共掺多孔石墨烯修饰的氧化亚铜空心球； (4)将S、N共掺多孔石墨烯修饰的氧化亚铜空心球研磨成粉后置于瓷舟的一侧，将 3 CN 111740105 A 说　明　书 2/6 页 磷酸钠置于瓷舟的另一侧，将瓷舟置于气氛管式炉中，在氮气氛围下、270-330℃热处理1- 3h，冷却，得到S、N共掺多孔石墨烯修饰磷化铜锂离子电池负极材料。 优选的，所述步骤(1)中气氛管式炉包括主体，主体的底部活动连接有底座，底座 的顶部活动连接有电机，电机的左侧活动连接有主动轮，主体的中间活动连接有炉管，炉管 的右侧活动连接有气孔，炉管的右侧活动连接有轴承，炉管的中间活动连接有被动轮，炉管 的内部活动连接有容器，容器的底部活动连接有万向轮。 优选的，所述步骤(2)中聚乙烯醇、四丁基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠、N掺杂多孔 石墨烯的质量比为200-400:20-40:80-120:100。 优选的，所述步骤(3)中S、N共掺多孔石墨烯、硫酸铜、十二烷基硫酸钠、抗坏血酸 的质量比为5-30:100:400-800:300-600。 优选的，所述步骤(4)中S、N共掺多孔石墨烯修饰的氧化亚铜空心球、磷酸钠的质 量比为100:5-10。 (三)有益的技术效果 与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果： 该一种S、N共掺多孔石墨烯修饰磷化铜锂离子电池负极材料，石墨化氮化碳粉末 作为模板剂，以甲烷为碳源，经过焙烧得到N掺杂多孔石墨烯，制造结构缺陷，增大比表面 积，减少石墨烯的堆聚，同时提高了相邻碳原子的电荷密度，提供更多的储锂活性位点，有 利于增强电化学储锂性能，再以聚乙烯醇为分散剂、四丁基溴化铵为相转化剂、十二烷基苯 磺酸钠为键合剂，十二烷基苯磺酸钠中的磺酸基与石墨烯中的含氧官能团反应，经过烧结 得到S、N共掺多孔石墨烯，S原子的掺杂使得石墨烯表面高度弯曲，极大地增加了比表面积， 进一步提高了石墨烯表面的活性位点，S、N掺杂石墨烯片层构建了三维多孔网状结构，具有 更低的电荷转移电阻和更快的反应动力学，加速电子的传输，增强石墨烯的导电性能，同时 提高石墨烯表面的离子吸附、扩散程度。 该一种S、N共掺多孔石墨烯修饰磷化铜锂离子电池负极材料，以硫酸铜为铜源、十 二烷基硫酸钠为模板剂、抗坏血酸为还原剂，得到S、N共掺多孔石墨烯修饰的氧化亚铜空心 球，纳米氧化亚铜空心球均匀分布于石墨烯的表面，形貌分布均匀，减少了团聚，增大了比 表面积，再用磷酸钠磷化，得到S、N共掺多孔石墨烯修饰磷化铜，磷化铜具有纳米空心球形 貌，进一步提高了比表面积和孔道结构，有利于电子的传输和锂离子的扩散，同时电极材料 分布均匀，具有规则的片层结构，有效的缓解了充放电过程中磷化铜的体积膨胀和团聚，提 高了电极的化学稳定性，同时降低了电荷的转移电阻和扩散电阻，增加了导电性，提高了电 极材料的充放电容量，使得电极材料具有优异的循环稳定性和倍率性能。 附图说明 图1是气氛管式炉正视剖视结构示意图； 图2是炉管内部结构示意图。 1、主体；2、底座；3、电机；4、主动轮；5、炉管；6、气孔；7、轴承；8、被动轮；9、容器； 10、万向轮。 4 CN 111740105 A 说　明　书 3/6 页
技术实现要素：
为实现上述目的，本发明提供如下