[發明專利]一種Co3O4微球花狀材料及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 201110319712.6
• 申請日: 2011-10-20
• 公開（公告）號: CN102502889A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 劉艷;武英
• 申請（專利權）人: 上海應用技術學院
• 主分類號: C01G51/04
• 分類號: C01G51/04;B82Y40/00;H01M4/52
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發明涉及一種用于鋰離子電池負極材料的Co₃O₄微球花狀材料及其制備方法。

技術背景

鋰離子電池因其高能量密度而備受關注，成為目前電氣設備的主要電源。作為一種新型電池材料，2000年開始研發的過渡金屬氧化物因其較高的能量密度越來越受到人們的關注[1]。其中Co₃O₄是過渡金屬氧化物家族中最穩定的一相。

Co₃O₄是典型的p型半導體材料，能帶寬度在1.48????????????????????????????????????????????????2.19?eV之間，具有良好的電化學行為及較高的比容量值，因而作為鋰離子電池負極材料而得到廣泛研究。現在已經有很多方法來制備Co₃O₄，比如熱分解法[2]，多元醇法[3]，電化學沉積(ECD)[4]，熔融鹽法[5]，鹽溶液法[6]，電化學氣相沉積[7]，電化學噴霧熱解[8]等。

上述的各種方法針對Co₃O₄電極材料結構納米化來改善其儲鋰性能，但是，該材料在充放電過程中的粒子的團聚、結構穩定性差等問題造成了該材料的首次不可逆效率低下、循環穩定性差等缺點還有待解決。本發明正是為了解決現有的技術問題而提供一種新的微納米結構花狀Co₃O₄材料的制備方法，重點考慮Co₃O₄材料的尺寸及花狀形貌對電化學行為影響，進而解決Co₃O₄材料在充放電過程中的粒子的團聚、結構穩定性差的問題。

在制備方法及成本方面考慮，與以上方法相比較，微乳法因其特殊的制備特點，比如相對大的界面，超低的界面張力，已經被廣泛使用來制備納米結構材料。微乳法中的微乳液屬于熱力學穩定體系，在一定條件下，具有保持穩定小尺寸的特性，在單分散粉體制備中具有獨特的優勢。在混合過程中，由于膠團碰撞，發生微乳液內物質交換，各種化學反應(氧化-還原反應，沉淀反應等)在水/油平衡體系內進行成核和生長，并且粒子大小可以控制。由于反應物是以高度分散狀態供給的，能有效防治反應物局部過飽和現象，使粒子成核和長大過程均勻進行。生成的粒子在水/油平衡體系內保持穩定，不會引起不必要的凝聚。因此，在控制顆粒尺寸、形貌上，微乳法能夠在較低溫度、較小的反應時間內制備分布均勻、結晶度高的納米結構材料[9-10]。

參考文獻

[1]?S.?Kobayashi,?Y.?Uchimoto.?Lithium?ion?phase-transfer?reaction?at?the?interface?between?the?lithium?manganese?oxide?electrode?and?the?nonaqueous?electrolyte.?J.?Phys.?Chem.?B,?2005,?109:?13322~13326.

[2]?X.W.?Lou,?D.?Deng,?J.Y.?Lee,?et?al.?Thermal?formation?of?mesoporous?single-crystal?Co₃O₄?nano-needles?and?their?lithium?storage?properties.?J.?Mater.?Chem.,?2008,?18:?4397~4401.

[3]?A.M.?Cao,?J.S.?Hu,?L.J.?Wan,?et?al.?Hierarchically?structured?cobalt?oxide?(Co₃O₄):?the?morphology?control?and?its?potential?in?sensors.?J.?Phys.?Chem.?B,?2006,?110:?15858~15863.

[4]?C.N.?Polo?da?Fonseca,?M.A.?de?Paoli,?A.?Gorenstein.?The?electrochromic?effect?in?cobalt?oxide?thin?films.?Adv.?Mater.,?1991,?3:?553~555.