[發明專利]一種高容量鍺鈷合金鋰離子電池負極材料及制備方法

無效

• 申請號: 201210004453.2
• 申請日: 2012-01-09
• 公開（公告）號: CN102517481A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 郭洪;毛瑞;楊項軍;王世雄;陳景
• 申請（專利權）人: 云南大學
• 主分類號: C22C28/00
• 分類號: C22C28/00;C22C1/04;C22B5/10;H01M4/38
• 代理公司: 昆明科陽知識產權代理事務所 53111
• 代理人: 孫山明

1.一種高容量鍺鈷合金鋰離子電池負極材料，其特征是該材料采用碳熱還原法以碳粉作為還原劑，還原Ge和Co的氧化物，還原出的金屬Ge與Co合金化，生成具有穩定骨架結構的Ge-Co二元合金或二元金屬間化合物。

2.根據權利要求1所述的鋰離子電池負極材料，其特征是該材料Ge-Co二元合金或二元金屬間化合物為1微米～100微米的多晶顆粒，且結晶度高，可逆容量最高達到900mAh/g，循環40次后仍保持在750mAh/g以上。

3.一種制備如權利要求1～2所述材料的方法，包括以下步驟：

（1）將原料GeO₂與Co₃O₄或Co₂O₃或CoO和活性炭或碳黑粉體進行配比稱量，以上原料為微米級或亞微米級或納米級的粉末，GeO₂與Co₃O₄或Co₂O₃或CoO的加入量按Ge/Co的原子比例7:1-1:5計算，活性炭或碳黑的加入量分別按化學式（1）或（2）或（3）進行計算：?

以Co₃O₄為Co源時：

xGeO₂?+yCo₃O₄?+?(2x+4y)C?→?Co_3yGe_x?+?(2x+4y)CO↑????????????????（1）

以Co₂O₃為Co源時：

xGeO₂?+yCo₂O₃+?(2x+3y)C?→?Co_2yGe_x?+?(2x+3y)CO↑?????????????????（2）

以CoO為Co源時：

xGeO₂?+yCoO+?(2x+y)C?→?Co_yGe_x?+?(2x+y)CO↑?????????????????????（3）??????

（2）采用機械干混或濕混的方法將已配比稱量的原料混合均勻，置于流動的氮氣或氬氣或一氧化碳氣體的加熱爐中，以5℃/min～30℃/min的升溫速率達到所需溫度600℃～1200℃，保溫1～6小時；然后斷電，隨爐溫自然冷卻至室溫。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征是活性炭粉末或碳黑粉末的用量可過量原子百分比2％～30％，以防止體系被氧化。

5.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征是進一步以GeO₂與Co₃O₄或CoO和活性碳為初始原料，初始原料均為微米級，按摩爾比3:1:10～2:1:5進行配料，即Ge：Co的原子比為1：1～2:1，將混合物研磨均勻后，置于流動的氬氣氣氛下以5℃/min的升溫速率升高到800℃，保溫4～5小時，然后斷電，自然冷卻至室溫。