【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池负极材料，具体涉及一种硼量子点和淀粉炭复合物及其制备方法与应用。
技术介绍
1、锂离子电池目前已经在储能、动力电池等领域得到广泛使用，但当前锂离子电池使用负极材料主要以石墨为主，石墨的理论储锂容量只有372mah/g，限制了负极储锂容量的发展。
2、生物质碳材料因其成本低，其原材料种类繁多，能够实现可持续发展而受到广泛关注。生物质碳材料主要是人造的以及主要包括植物的天然非化石材料，农产品和副产品。利用生物质进行制备碳材料不仅减少了环境污染，而且大大降低了生产成本。淀粉因为其独特的孔结构，使其应用到电化学储能成为可能。而杂原子掺杂是一种常见且有效的改变碳结构储锂能力的方法。
3、目前，亟需开发一种循环性能和倍率性能更好的锂离子电池负极。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种硼量子点和淀粉炭复合物及其制备方法与应用，该复合材料具有较好的储锂能力，在大电流测试条件下的长循环性能和倍率性能都表现优于淀粉碳材料，实现了电化学性能的提高，进一步扩大了硼量子点的应用范围。
2、为此，本专利技术提供了以下技术方案，
3、第一方面，本专利技术在可选的实施方式中提供了一种硼量子点和淀粉炭复合物的制备方法，包括以下步骤：
4、将淀粉和五硼酸铵混合后，加入到硼量子点溶液中搅拌，然后进行水热反应，最后进行干燥、退火后，得到硼量子点和淀粉碳复合物；
5、其中，所述淀粉和五硼酸铵的质量比为1：
6、本专利技术将淀粉、五硼酸铵和硼量子点溶液充分混合后，采用高温退火的方式，实现硼量子点与淀粉碳的复合。本专利技术通过加入五硼酸铵，可以使复合物形成一种有褶皱的球形结构，进一步增强锂离子吸附提高电极材料的储锂性能。
7、优选的，所述淀粉和硼量子点溶液的质量体积比为1g：0-30ml。
8、优选的，所述水热反应的时间为6-8小时；和/或，所述水热反应的温度为150-200℃。所述搅拌的时间为10-12小时。所述干燥的时间为8-12小时；和/或，所述干燥的温度为60-100℃。所述退火的时间为1-3小时；和/或；所述退火的温度为600-1000℃。所述退火是在保护性气体的氛围下进行；所述保护性气体选自氮气、氩气或氦气中的一种或多种。
9、第二方面，本专利技术在可选的实施方式中提供了一种硼量子点和淀粉炭复合物，采用上述制备方法制备而成。
10、第三方面，本专利技术在可选的实施方式中提供了一种上述硼量子点和淀粉炭复合物在作为锂离子电池负极材料中的应用。
11、第四方面，本专利技术在可选的实施方式中提供了一种锂离子电池，包括正极材料、负极材料、隔膜和电解液；所述负极材料包括上述硼量子点和淀粉炭复合物。
12、在本专利技术中，正极的材料选自三元镍钴锰、锰酸锂、磷酸铁锂、三元镍钴锰或三元镍钴铝中的一种，隔膜的材料选自聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯和聚乙烯的复合物、陶瓷、玻璃纤维或纤维素中的一种，使用的电解液可以是常规电解液，所述电解液包括溶剂、锂盐；进一步还可以包括添加剂；其中，锂盐可以是高氯酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂中的任意一种，溶剂可以是碳酸乙烯酯(ec)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸甲乙酯(emc)中的至少一种，添加剂可以是苯甲醚和/或碳化二亚胺类化合物等。
13、本专利技术和现有技术相比，具有如下有益效果之一：
14、1.本专利技术提供的硼量子点和淀粉炭复合物具有较好的储锂能力，在大电流测试条件下的长循环性能和倍率性能都表现优于淀粉碳材料，实现了电化学性能的提高，进一步扩大了硼量子点的应用范围。
15、2.本专利技术提供的硼量子点和淀粉炭复合物材料的合成较为简单，原料成本较低，有利于大规模生产。
16、3.本专利技术提供的硼量子点和淀粉炭复合物通过形成bcxo3-x结构，增加了空穴型在载流子的数量，改变了材料的电中性，从而使复合材料的电导率和电子迁移率增强。
17、4.本专利技术提供的硼量子点和淀粉炭复合物改善了孔结构，提高了比表面积，缩短了离子扩散长度，增强了电化学性能。硼量子点增加了空穴型在载流子的数量，改变了材料的电中性，从而使复合物的电导率和电子迁移率增强。
18、5.本专利技术的制备方法简单，成本低廉，资源存量丰富，有利于大规模生产和应用。
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1.一种硼量子点和淀粉炭复合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的硼量子点和淀粉炭复合物的制备方法，其特征在于，所述淀粉和硼量子点溶液的质量体积比为1g：15-30mL。
3.根据权利要求1所述的硼量子点和淀粉炭复合物的制备方法，其特征在于，所述水热反应的时间为6-8小时；和/或，
4.根据权利要求1所述的硼量子点和淀粉炭复合物的制备方法，其特征在于，所述搅拌的时间为10-12小时。
5.根据权利要求1所述的硼量子点和淀粉炭复合物的制备方法，其特征在于，所述干燥的时间为8-12小时；和/或，
6.根据权利要求1所述的硼量子点和淀粉炭复合物的制备方法，其特征在于，所述退火的时间为1-3小时；和/或，
7.根据权利要求1所述的硼量子点和淀粉炭复合物的制备方法，其特征在于，所述退火是在保护性气体的氛围下进行；
8.一种硼量子点和淀粉炭复合物，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述制备方法制备而成。
9.一种权利要求8所述的硼量子点和淀粉炭复合物在作为锂离子电池负
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极材料、负极材料、隔膜和电解液；
...【技术特征摘要】
1.一种硼量子点和淀粉炭复合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的硼量子点和淀粉炭复合物的制备方法，其特征在于，所述淀粉和硼量子点溶液的质量体积比为1g：15-30ml。
3.根据权利要求1所述的硼量子点和淀粉炭复合物的制备方法，其特征在于，所述水热反应的时间为6-8小时；和/或，
4.根据权利要求1所述的硼量子点和淀粉炭复合物的制备方法，其特征在于，所述搅拌的时间为10-12小时。
5.根据权利要求1所述的硼量子点和淀粉炭复合物的制备方法，其特征在于，所述干燥的时间...
【专利技术属性】
技术研发人员：张鋆哲，王慧奇，白娜，张丹丰，王立勇，李鹏，胡胜亮，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：
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