一种氮掺杂石墨烯-多孔CoFe2O4的锂离子电池负极材料及其制法

摘要

本发明涉及锂离子电池技术领域，且公开了一种氮掺杂石墨烯‑多孔CoFe2O4的锂离子电池负极材料，经过高温石墨化处理，再以氨水为氮源，经过水热，得到氮掺杂高比表面积石墨烯，降低电荷转移电阻和传输阻抗，有利于Li离子的快速传输和电解液的浸润，以硝酸钴、硝酸铁的醇溶液对胶晶模板填充，经过热处理，得到多孔纳米CoFe2O4，与氮掺杂高比表面积石墨烯混合后经过水热和冷冻干燥，得到氮掺杂石墨烯‑多孔CoFe2O4复合材料，构成三维网状多孔结构，增强复合材料的导电性，减小复合材料的阻抗，增加离子和电子的传导率，使得氮掺杂石墨烯‑多孔CoFe2O4的锂离子电池负极材料具有优异的导电性、倍率性能、循环性能以及较高的比容量。

权利要求

1.一种氮掺杂石墨烯‑多孔CoFe2O4的锂离子电池负极材料，其特征在于：所述氮掺杂石墨烯‑多孔CoFe2O4的锂离子电池负极材料制备方法如下：（1）向四氢呋喃中加入氧化石墨烯，在90‑130 ℃下进行雾化干燥处理，将产物置于管式炉，在氩气氛围中，在1200‑1400 ℃保温5‑15 min，然后升温至2800‑3200 ℃进行石墨化处理，得到高比表面积石墨烯；

（2）向氨水中加入高比表面积石墨烯，超声分散均匀，将得到的溶液置于反应釜内，进行水热处理过程，离心，用去离子水洗涤，干燥，得到氮掺杂高比表面积石墨烯；

（3）向去离子水中加入苯乙烯，在氩气氛围中70‑80 ℃搅拌回流1‑3 h，加入碳酸氢钠、引发剂过硫酸钾，其中苯乙烯、碳酸氢钠、过硫酸钾的质量比为100:0.6‑0.7:0.75‑0.85，继续搅拌24‑36 h，将乳液超声分散均匀，自然沉积，室温干燥，得到聚苯乙烯胶晶模板；

（4）向甲醇中加入乙二醇、硝酸钴、硝酸铁，二者的质量比为58‑62:100，超声分散均匀，加入聚苯乙烯胶晶模板，在混合溶液中浸泡2‑5 min，取出并干燥，将干燥的聚苯乙烯微球置于马弗炉中，进行热处理过程，冷却至室温，得到多孔纳米CoFe2O4；

（5）向去离子水中加入氮掺杂高比表面积石墨烯、多孔纳米CoFe2O4，并将反应瓶密封，超声分散均匀，将得到的溶液置于反应釜内，在160‑200 ℃下反应6‑18 h，冷却至室温，将得到的产物置于冷冻室中冷冻18‑36 h，用冷冻干燥机冷冻干燥，降至室温后取出，得到氮掺杂石墨烯‑多孔CoFe2O4的锂离子电池负极材料；

所述步骤（1）中管式炉包括主体，主体的底部活动连接有底座，底座的顶部活动连接有电机，电机的右侧活动连接有主动轴，主动轴的右侧活动连接有主动轮，主体的顶部活动连接有翻盖，主体的顶部活动连接有被动轴，被动轴的右侧活动连接有被动轮，主体的顶部活动连接有炉管，炉管的右侧活动连接有端盖，端盖的右侧活动连接有气孔；

所述步骤（2）中水热处理过程为在160‑200 ℃下反应6‑18 h；

所述步骤（4）中热处理过程为以1‑3 ℃/min的速率升温至480‑550 ℃，焙烧2‑4 h；

所述步骤（5）中氮掺杂高比表面积石墨烯、多孔纳米CoFe2O4的质量比为100:50‑80；

该一种氮掺杂石墨烯‑多孔CoFe2O4的锂离子电池负极材料，在升温过程中，氧化石墨烯微球中的官能团和含有的游离水剧烈释放，产生气体，将石墨烯微球撑开，其球壁由石墨烯片通过π‑π共轭作用相互搭接而成，官能团在高温下脱落，使得石墨烯微球硬度提高，固化撑开的中空石墨烯微球形状，具有超高的比表面积，以氨水为氮源，经过水热，得到氮掺杂高比表面积石墨烯，其片层上有明显的褶皱和缺陷，呈现出无序的三维结构，降低了电荷转移电阻和传输阻抗，有效减少其团聚，进一步增大比表面积，有利于Li离子的快速传输和电解液的浸润，提供了更多的储锂活性位点，N元素主要以化学键合的方式掺入，且吡咯N含量较高，增强了电化学反应中的离子吸附能力，进一步提高储锂能力，提高了比容量，同时三维结构增强了氮掺杂高比表面积石墨烯的循环稳定性能、倍率性能。

2.如权利要求1所述的一种氮掺杂石墨烯‑多孔CoFe2O4的锂离子电池负极材料，其特征在于：以自然沉积组装的聚苯乙烯微球为胶晶模板，以硝酸钴、硝酸铁的醇溶液对模板填充，经过热处理，得到多孔纳米CoFe2O4，整体上呈紧密堆积结构，孔壁完整致密，呈典型的三维有序大孔结构，减少团聚，提高了比表面积，与氮掺杂高比表面积石墨烯混合后经过水热和冷冻干燥，得到氮掺杂石墨烯‑多孔CoFe2O4复合材料，其结晶良好、表面粗糙，构成三维网状多孔结构，减少团聚，为离子提供更多的吸附面，为电解液提供更多的扩散通道，提高了复合材料的电化学性能，石墨烯的复合增强了复合材料的导电性，减小了复合材料的阻抗，增加离子和电子的传导率，同时充当良好的电子导体，增加了复合材料的活性位点，促使更多的Li离子发生反应，提高了Li的嵌入量，使得复合材料具有更高的比容量，复合材料的三维网状多孔结构具有良好的稳定性，可以作为缓冲屏障，减缓电化学反应过程中复合材料收到的压力，防止结构粉化，提高循环性能，同时阻挡电解液和电极的直接接触，保护电极的下一步反应，减小电极损耗，使得氮掺杂石墨烯‑多孔CoFe2O4的锂离子电池负极材料具有优异的导电性、倍率性能、循环性能以及较高的比容量。

说明书

一种氮掺杂石墨烯‑多孔CoFe2O4的锂离子电池负极材料及其

制法

技术领域

[0001] 本发明涉及锂离子电池技术领域，具体为一种氮掺杂石墨烯‑多孔 CoFe2O4的锂离子电池负极材料及其制法。

背景技术

[0002] 锂离子电池具有较高的比能量、较高的工作电压、较好的循环稳定性、安全无污染等优点，而商业锂离子电池一般采用石墨作为负极材料，但是石墨的理论比容量较低，无法
满足人们对于大容量的需求，因此，开发出新的锂离子电池负极材料成为了当前的重点研
究课题。

[0003] CoFe2O4是一种三元金属化合物，具有较高的理论比容量，而且在充放电过程中，会生成金属Co，与Li进一步发生合金化反应，增大锂离子电池负极材料的Li嵌入量，但是纯
CoFe2O4是过渡金属氧化物，导电性较差，且在Li 的嵌入和脱出过程中体积变化巨大，导致
负极材料粉化脱离集流体，使得倍率性能和循环性能变差，而石墨烯具有优异的导电性、较
大的比表面积、柔性的结构等优点，因此，我们采用氮掺杂石墨烯‑多孔CoFe2O4的方式来解
决上述问题。

[0004] (一)解决的技术问题

[0005] 针对现有技术的不足，本发明提供了一种氮掺杂石墨烯‑多孔CoFe2O4的锂离子电池负极材料及其制法，解决了CoFe2O4导电性不好、倍率性能和循环性能较差的问题。

[0006] (二)技术方案

[0007] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种氮掺杂石墨烯‑多孔 CoFe2O4的锂离子电池负极材料，所述氮掺杂石墨烯‑多孔CoFe2O4的锂离子电池负极材料制备方法如
下：

[0008] (1)向反应瓶中加入四氢呋喃、氧化石墨烯，在90‑130℃下进行雾化干燥处理，将产物置于管式炉，在氩气氛围中，在1200‑1400℃保温5‑15min，然后升温至2800‑3200℃进
行石墨化处理，得到高比表面积石墨烯；

[0009] (2)向反应瓶中加入氨水、高比表面积石墨烯，超声20‑40min分散均匀，将得到的溶液置于反应釜内，进行水热处理过程，离心，用去离子水洗涤，干燥，得到氮掺杂高比表面
积石墨烯；

[0010] (3)向反应瓶中加入去离子水、苯乙烯，在氩气氛围中70‑80℃搅拌回流1‑3h，加入碳酸氢钠、引发剂过硫酸钾，其中苯乙烯、碳酸氢钠、过硫酸钾的质量比为100:0.6‑0.7:
0.75‑0.85，继续搅拌24‑36h，将乳液超声分散均匀，自然沉积，室温干燥，得到聚苯乙烯胶
晶模板；

[0011] (4)向反应瓶中加入甲醇、乙二醇、硝酸钴、硝酸铁，二者的质量比为 58‑62:100，超声分散均匀，加入聚苯乙烯胶晶模板，在混合溶液中浸泡2‑5min，取出并干燥，将干燥的
聚苯乙烯微球置于马弗炉中，进行热处理过程，冷却至室温，得到多孔纳米CoFe2O4；

[0012] (5)向反应瓶中加入去离子水、氮掺杂高比表面积石墨烯、多孔纳米 CoFe2O4，并将反应瓶密封，超声2‑4h分散均匀，将得到的溶液置于反应釜内，在160‑200℃下反应6‑18h，
冷却至室温，将得到的产物置于冷冻室中冷冻18‑36h，用冷冻干燥机冷冻干燥，降至室温后
取出，得到氮掺杂石墨烯‑ 多孔CoFe2O4的锂离子电池负极材料。

[0013] 优选的，所述步骤(1)中管式炉包括主体，主体的底部活动连接有底座，底座的顶部活动连接有电机，电机的右侧活动连接有主动轴，主动轴的右侧活动连接有主动轮，主体
的顶部活动连接有翻盖，主体的顶部活动连接有被动轴，被动轴的右侧活动连接有被动轮，
主体的顶部活动连接有炉管，炉管的右侧活动连接有端盖，端盖的右侧活动连接有气孔。

[0014] 优选的，所述步骤(2)中水热处理过程为在160‑200℃下反应6‑18h。

[0015] 优选的，所述步骤(4)中热处理过程为以1‑3℃/min的速率升温至 480‑550℃，焙烧2‑4h。

[0016] 优选的，所述步骤(5)中氮掺杂高比表面积石墨烯、多孔纳米CoFe2O4的质量比为100:50‑80。

[0017] (三)有益的技术效果

[0018] 与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：

[0019] 该一种氮掺杂石墨烯‑多孔CoFe2O4的锂离子电池负极材料，在升温过程中，氧化石墨烯微球中的官能团和含有的游离水剧烈释放，产生气体，将石墨烯微球撑开，其球壁由石
墨烯片通过π‑π共轭作用相互搭接而成，官能团在高温下脱落，使得石墨烯微球硬度提高，
固化撑开的中空石墨烯微球形状，具有超高的比表面积，以氨水为氮源，经过水热，得到氮
掺杂高比表面积石墨烯，其片层上有明显的褶皱和缺陷，呈现出无序的三维结构，降低了电
荷转移电阻和传输阻抗，有效减少其团聚，进一步增大比表面积，有利于Li离子的快速传输
和电解液的浸润，提供了更多的储锂活性位点，N元素主要以化学键合的方式掺入，且吡咯N
含量较高，增强了电化学反应中的离子吸附能力，进一步提高储锂能力，提高了比容量，同
时三维结构增强了氮掺杂高比表面积石墨烯的循环稳定性能、倍率性能。

[0020] 该一种氮掺杂石墨烯‑多孔CoFe2O4的锂离子电池负极材料，以自然沉积组装的聚苯乙烯微球为胶晶模板，以硝酸钴、硝酸铁的醇溶液对模板填充，经过热处理，得到多孔纳
米CoFe2O4，整体上呈紧密堆积结构，孔壁完整致密，呈典型的三维有序大孔结构，减少团聚，
提高了比表面积，与氮掺杂高比表面积石墨烯混合后经过水热和冷冻干燥，得到氮掺杂石
墨烯‑多孔CoFe2O4复合材料，其结晶良好、表面粗糙，构成三维网状多孔结构，减少团聚，为
离子提供更多的吸附面，为电解液提供更多的扩散通道，提高了复合材料的电化学性能，石
墨烯的复合增强了复合材料的导电性，减小了复合材料的阻抗，增加离子和电子的传导率，
同时充当良好的电子导体，增加了复合材料的活性位点，促使更多的Li离子发生反应，提高
了Li的嵌入量，使得复合材料具有更高的比容量，复合材料的三维网状多孔结构具有良好
的稳定性，可以作为缓冲屏障，减缓电化学反应过程中复合材料收到的压力，防止结构粉
化，提高循环性能，同时阻挡电解液和电极的直接接触，保护电极的下一步反应，减小电极
损耗，使得氮掺杂石墨烯‑多孔CoFe2O4的锂离子电池负极材料具有优异的导电性、倍率性
能、循环性能以及较高的比容量。

附图说明

[0021] 图1是管式炉后视结构示意图；

[0022] 图2是管式炉侧视结构示意图。

[0023] 1、主体；2、底座；3、电机；4、主动轴；5、主动轮；6、翻盖；7、被动轴；8、被动轮；9、炉管；10、端盖；11、气孔。

具体实施方式

[0024] 为实现上述目的，本发明提供如下具体实施方式和实施例：一种氮掺杂石墨烯‑多孔CoFe2O4的锂离子电池负极材料，氮掺杂石墨烯‑多孔CoFe2O4的锂离子电池负极材料制备
方法如下：

[0025] (1)向反应瓶中加入四氢呋喃、氧化石墨烯，在90‑130℃下进行雾化干燥处理，将产物置于管式炉，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，电机的右侧活动连接有主动轴，主动轴的右侧活动连接有主动轮，主体的顶部活动连接
有翻盖，主体的顶部活动连接有被动轴，被动轴的右侧活动连接有被动轮，主体的顶部活动
连接有炉管，炉管的右侧活动连接有端盖，端盖的右侧活动连接有气孔，在氩气氛围中，在
1200‑1400℃保温5‑15min，然后升温至2800‑3200℃进行石墨化处理，得到高比表面积石墨
烯；

[0026] (2)向反应瓶中加入氨水、高比表面积石墨烯，超声20‑40min分散均匀，将得到的溶液置于反应釜内，进行水热处理过程，水热处理过程为在 160‑200℃下反应6‑18h，离心，
用去离子水洗涤，干燥，得到氮掺杂高比表面积石墨烯；

[0027] (3)向反应瓶中加入去离子水、苯乙烯，在氩气氛围中70‑80℃搅拌回流1‑3h，加入碳酸氢钠、引发剂过硫酸钾，其中苯乙烯、碳酸氢钠、过硫酸钾的质量比为100:0.6‑0.7:
0.75‑0.85，继续搅拌24‑36h，将乳液超声分散均匀，自然沉积，室温干燥，得到聚苯乙烯胶
晶模板；

[0028] (4)向反应瓶中加入甲醇、乙二醇、硝酸钴、硝酸铁，二者的质量比为 58‑62:100，超声分散均匀，加入聚苯乙烯胶晶模板，在混合溶液中浸泡2‑5min，取出并干燥，将干燥的
聚苯乙烯微球置于马弗炉中，进行热处理过程，热处理过程为以1‑3℃/min的速率升温至
480‑550℃，焙烧2‑4h，冷却至室温，得到多孔纳米CoFe2O4；

[0029] (5)向反应瓶中加入去离子水、氮掺杂高比表面积石墨烯、多孔纳米 CoFe2O4，二者的质量比为100:50‑80，并将反应瓶密封，超声2‑4h分散均匀，将得到的溶液置于反应釜内，
在160‑200℃下反应6‑18h，冷却至室温，将得到的产物置于冷冻室中冷冻18‑36h，用冷冻干
燥机冷冻干燥，降至室温后取出，得到氮掺杂石墨烯‑多孔CoFe2O4的锂离子电池负极材料。

[0030] 实施例1

[0031] (1)向反应瓶中加入四氢呋喃、氧化石墨烯，在90℃下进行雾化干燥处理，将产物置于管式炉，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，
电机的右侧活动连接有主动轴，主动轴的右侧活动连接有主动轮，主体的顶部活动连接有
翻盖，主体的顶部活动连接有被动轴，被动轴的右侧活动连接有被动轮，主体的顶部活动连
接有炉管，炉管的右侧活动连接有端盖，端盖的右侧活动连接有气孔，在氩气氛围中，在 
1200℃保温5min，然后升温至2800℃进行石墨化处理，得到高比表面积石墨烯；

[0032] (2)向反应瓶中加入氨水、高比表面积石墨烯，超声20min分散均匀，将得到的溶液置于反应釜内，进行水热处理过程，水热处理过程为在160℃下反应6h，离心，用去离子水洗
涤，干燥，得到氮掺杂高比表面积石墨烯；

[0033] (3)向反应瓶中加入去离子水、苯乙烯，在氩气氛围中70℃搅拌回流 1h，加入碳酸氢钠、引发剂过硫酸钾，其中苯乙烯、碳酸氢钠、过硫酸钾的质量比为100:0.6:0.75，继续搅
拌24h，将乳液超声分散均匀，自然沉积，室温干燥，得到聚苯乙烯胶晶模板；

[0034] (4)向反应瓶中加入甲醇、乙二醇、硝酸钴、硝酸铁，二者的质量比为 58:100，超声分散均匀，加入聚苯乙烯胶晶模板，在混合溶液中浸泡2min，取出并干燥，将干燥的聚苯乙
烯微球置于马弗炉中，进行热处理过程，热处理过程为以1℃/min的速率升温至480℃，焙烧
2h，冷却至室温，得到多孔纳米CoFe2O4；

[0035] (5)向反应瓶中加入去离子水、氮掺杂高比表面积石墨烯、多孔纳米 CoFe2O4，二者的质量比为100:50，并将反应瓶密封，超声2h分散均匀，将得到的溶液置于反应釜内，在160
℃下反应6h，冷却至室温，将得到的产物置于冷冻室中冷冻18h，用冷冻干燥机冷冻干燥，降
至室温后取出，得到氮掺杂石墨烯‑多孔CoFe2O4的锂离子电池负极材料。

[0036] 实施例2

[0037] (1)向反应瓶中加入四氢呋喃、氧化石墨烯，在110℃下进行雾化干燥处理，将产物置于管式炉，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，
电机的右侧活动连接有主动轴，主动轴的右侧活动连接有主动轮，主体的顶部活动连接有
翻盖，主体的顶部活动连接有被动轴，被动轴的右侧活动连接有被动轮，主体的顶部活动连
接有炉管，炉管的右侧活动连接有端盖，端盖的右侧活动连接有气孔，在氩气氛围中，在
1300℃保温10min，然后升温至3000℃进行石墨化处理，得到高比表面积石墨烯；

[0038] (2)向反应瓶中加入氨水、高比表面积石墨烯，超声30min分散均匀，将得到的溶液置于反应釜内，进行水热处理过程，水热处理过程为在180℃下反应12h，离心，用去离子水
洗涤，干燥，得到氮掺杂高比表面积石墨烯；

[0039] (3)向反应瓶中加入去离子水、苯乙烯，在氩气氛围中75℃搅拌回流 2h，加入碳酸氢钠、引发剂过硫酸钾，其中苯乙烯、碳酸氢钠、过硫酸钾的质量比为100:0.65:0.8，继续搅
拌30h，将乳液超声分散均匀，自然沉积，室温干燥，得到聚苯乙烯胶晶模板；

[0040] (4)向反应瓶中加入甲醇、乙二醇、硝酸钴、硝酸铁，二者的质量比为 60:100，超声分散均匀，加入聚苯乙烯胶晶模板，在混合溶液中浸泡4min，取出并干燥，将干燥的聚苯乙
烯微球置于马弗炉中，进行热处理过程，热处理过程为以2℃/min的速率升温至515℃，焙烧
3h，冷却至室温，得到多孔纳米CoFe2O4；

[0041] (5)向反应瓶中加入去离子水、氮掺杂高比表面积石墨烯、多孔纳米 CoFe2O4，二者的质量比为100:65，并将反应瓶密封，超声3h分散均匀，将得到的溶液置于反应釜内，在180
℃下反应12h，冷却至室温，将得到的产物置于冷冻室中冷冻27h，用冷冻干燥机冷冻干燥，
降至室温后取出，得到氮掺杂石墨烯‑多孔CoFe2O4的锂离子电池负极材料。

[0042] 实施例3

[0043] (1)向反应瓶中加入四氢呋喃、氧化石墨烯，在100℃下进行雾化干燥处理，将产物置于管式炉，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，
电机的右侧活动连接有主动轴，主动轴的右侧活动连接有主动轮，主体的顶部活动连接有
翻盖，主体的顶部活动连接有被动轴，被动轴的右侧活动连接有被动轮，主体的顶部活动连
接有炉管，炉管的右侧活动连接有端盖，端盖的右侧活动连接有气孔，在氩气氛围中，在 
1250℃保温5min，然后升温至2900℃进行石墨化处理，得到高比表面积石墨烯；

[0044] (2)向反应瓶中加入氨水、高比表面积石墨烯，超声25min分散均匀，将得到的溶液置于反应釜内，进行水热处理过程，水热处理过程为在170℃下反应10h，离心，用去离子水
洗涤，干燥，得到氮掺杂高比表面积石墨烯；

[0045] (3)向反应瓶中加入去离子水、苯乙烯，在氩气氛围中75℃搅拌回流 2h，加入碳酸氢钠、引发剂过硫酸钾，其中苯乙烯、碳酸氢钠、过硫酸钾的质量比为100:0.63:0.78，继续
搅拌30h，将乳液超声分散均匀，自然沉积，室温干燥，得到聚苯乙烯胶晶模板；

[0046] (4)向反应瓶中加入甲醇、乙二醇、硝酸钴、硝酸铁，二者的质量比为 59:100，超声分散均匀，加入聚苯乙烯胶晶模板，在混合溶液中浸泡3min，取出并干燥，将干燥的聚苯乙
烯微球置于马弗炉中，进行热处理过程，热处理过程为以1℃/min的速率升温至500℃，焙烧
3h，冷却至室温，得到多孔纳米CoFe2O4；

[0047] (5)向反应瓶中加入去离子水、氮掺杂高比表面积石墨烯、多孔纳米 CoFe2O4，二者的质量比为100:60，并将反应瓶密封，超声4h分散均匀，将得到的溶液置于反应釜内，在190
℃下反应10h，冷却至室温，将得到的产物置于冷冻室中冷冻24h，用冷冻干燥机冷冻干燥，
降至室温后取出，得到氮掺杂石墨烯‑多孔CoFe2O4的锂离子电池负极材料。

[0048] 实施例4

[0049] (1)向反应瓶中加入四氢呋喃、氧化石墨烯，在130℃下进行雾化干燥处理，将产物置于管式炉，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，
电机的右侧活动连接有主动轴，主动轴的右侧活动连接有主动轮，主体的顶部活动连接有
翻盖，主体的顶部活动连接有被动轴，被动轴的右侧活动连接有被动轮，主体的顶部活动连
接有炉管，炉管的右侧活动连接有端盖，端盖的右侧活动连接有气孔，在氩气氛围中，在 
1400℃保温15min，然后升温至3200℃进行石墨化处理，得到高比表面积石墨烯；

[0050] (2)向反应瓶中加入氨水、高比表面积石墨烯，超声40min分散均匀，将得到的溶液置于反应釜内，进行水热处理过程，水热处理过程为在200℃下反应18h，离心，用去离子水
洗涤，干燥，得到氮掺杂高比表面积石墨烯；

[0051] (3)向反应瓶中加入去离子水、苯乙烯，在氩气氛围中80℃搅拌回流 3h，加入碳酸氢钠、引发剂过硫酸钾，其中苯乙烯、碳酸氢钠、过硫酸钾的质量比为100:0.7:0.85，继续搅
拌36h，将乳液超声分散均匀，自然沉积，室温干燥，得到聚苯乙烯胶晶模板；

[0052] (4)向反应瓶中加入甲醇、乙二醇、硝酸钴、硝酸铁，二者的质量比为 62:100，超声分散均匀，加入聚苯乙烯胶晶模板，在混合溶液中浸泡5min，取出并干燥，将干燥的聚苯乙
烯微球置于马弗炉中，进行热处理过程，热处理过程为以3℃/min的速率升温至550℃，焙烧
4h，冷却至室温，得到多孔纳米CoFe2O4；

[0053] (5)向反应瓶中加入去离子水、氮掺杂高比表面积石墨烯、多孔纳米 CoFe2O4，二者的质量比为100:80，并将反应瓶密封，超声4h分散均匀，将得到的溶液置于反应釜内，在200
℃下反应18h，冷却至室温，将得到的产物置于冷冻室中冷冻36h，用冷冻干燥机冷冻干燥，
降至室温后取出，得到氮掺杂石墨烯‑多孔CoFe2O4的锂离子电池负极材料。

[0054] 对比例1

[0055] (1)向反应瓶中加入四氢呋喃、氧化石墨烯，在120℃下进行雾化干燥处理，将产物置于管式炉，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，
电机的右侧活动连接有主动轴，主动轴的右侧活动连接有主动轮，主体的顶部活动连接有
翻盖，主体的顶部活动连接有被动轴，被动轴的右侧活动连接有被动轮，主体的顶部活动连
接有炉管，炉管的右侧活动连接有端盖，端盖的右侧活动连接有气孔，在氩气氛围中，在 
1400℃保温5min，然后升温至3100℃进行石墨化处理，得到高比表面积石墨烯；

[0056] (2)向反应瓶中加入氨水、高比表面积石墨烯，超声20min分散均匀，将得到的溶液置于反应釜内，进行水热处理过程，水热处理过程为在170℃下反应12h，离心，用去离子水
洗涤，干燥，得到氮掺杂高比表面积石墨烯；

[0057] (3)向反应瓶中加入去离子水、苯乙烯，在氩气氛围中70℃搅拌回流 3h，加入碳酸氢钠、引发剂过硫酸钾，其中苯乙烯、碳酸氢钠、过硫酸钾的质量比为100:0.5:0.7，继续搅
拌24h，将乳液超声分散均匀，自然沉积，室温干燥，得到聚苯乙烯胶晶模板；

[0058] (4)向反应瓶中加入甲醇、乙二醇、硝酸钴、硝酸铁，二者的质量比为 55:100，超声分散均匀，加入聚苯乙烯胶晶模板，在混合溶液中浸泡2min，取出并干燥，将干燥的聚苯乙
烯微球置于马弗炉中，进行热处理过程，热处理过程为以3℃/min的速率升温至500℃，焙烧
2h，冷却至室温，得到多孔纳米CoFe2O4；

[0059] (5)向反应瓶中加入去离子水、氮掺杂高比表面积石墨烯、多孔纳米 CoFe2O4，二者的质量比为100:40，并将反应瓶密封，超声3h分散均匀，将得到的溶液置于反应釜内，在170
℃下反应10h，冷却至室温，将得到的产物置于冷冻室中冷冻24h，用冷冻干燥机冷冻干燥，
降至室温后取出，得到氮掺杂石墨烯‑多孔CoFe2O4的锂离子电池负极材料。

[0060] 向N‑甲基吡咯烷酮溶液中按照1:1:8的质量比加入乙炔黑、聚偏氟乙烯、实施例和对比例中得到的氮掺杂石墨烯‑多孔CoFe2O4的锂离子电池负极材料，混合均匀，采用涂膜
法均匀涂覆在铜箔上，干燥，通过压片机制成电极片，作为工作电极，金属锂片作为对电极，
Celgard 2400作为隔膜，电解液为 1mol/L的LiPF6，溶剂为体积比1:1的碳酸乙烯酯和碳酸
二乙酯的混合溶液，在手套箱中组装成扣式电池，将组装好的电池在BTS‑510A测试系统上
进行恒流充放电测试，测试标准为GB/T 36276‑2018。

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