[發明專利]一種高性能鋰離子電池負極Co(OH)2與Co3O4復合材料的制備方法

無效

• 申請號: 201210516422.5
• 申請日: 2012-12-05
• 公開（公告）號: CN102945955A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 鄢俊敏;張新波;尹彥斌;孟凡陸;趙雪
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H01M4/52
• 分類號: H01M4/52
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 朱世林;王壽珍

技術領域

本發明涉及一種高性能鋰離子電池負極Co(OH)₂與Co₃O₄復合材料的制備方法，屬于電化學能源材料技術領域。?

背景技術

鋰離子電池由于具有高的比能量、無記憶效應、安全性能好等優點，廣泛應用于手機、電腦、數碼相機等便攜式電子設備中。此外鋰離子電池作為高功率動力電源，已被應用于混合動力汽車(HEV)和純電動汽車(EV)等領域。目前商業化鋰離子電池負極大都采用碳負極材料，但是碳存在著固有的缺陷，鋰的存儲容量相對低。納米材料的形貌和結構對材料的性能有重要影響，不同的形貌結構如納米線、納米管、納米棒、納米花等應運而生。Co(OH)₂由于具有高的比容量，是有發展前景的鋰離子電池負極材料。Co(OH)₂納米片易于形成層狀結構，這有利于鋰離子的傳輸以及電解液與電極材料的充分接觸。盡管有文獻報道，利用水熱法和快速沉淀法都合成了Co(OH)₂納米片，純相Co(OH)₂作為鋰離子電池負極材料并沒有表現出良好的循環性能。這是由于納米片層在循環過程中結構不穩定，容易產生堆疊，影響電極材料與電解液的浸潤。?

發明內容

本發明的目的在于克服納米片之間的堆疊，電極材料與電解液接觸不充分等缺點，提供了一種Co(OH)₂與Co₃O₄復合結構。Co₃O₄納米顆粒嵌入在片層Co(OH)₂上，有效抑制了層與層的堆疊，提高了電解液與電極材料的浸潤性，作為鋰離子電池負極材料，表現出較好的電化學性能。?

其技術方案是：一種高性能鋰離子電池負極Co(OH)₂與Co₃O₄復合材料的制備方法，具體步驟如下：?

A)稱取一定量Co(NO₃)₂·6H₂O溶于40mL去離子水中，向溶液中滴加1mL濃氨水；?

B)將步驟A中的沉淀物離心洗滌后溶于甲醇和水的混合液中；?

C)將步驟B中的混合溶液轉移至反應釜中，進行水熱反應，自然冷卻至室溫，沉淀物離心洗滌，干燥后即得到Co(OH)₂與Co₃O₄復合材料。?

上述的甲醇與水的體積比為1∶1。?

上述的水熱溫度為120～200℃。?

上述的水熱時間為12～84小時。?

其技術效果為：本發明采用水熱合成法，快速合成形貌可控的Co(OH)₂與Co₃O₄復合結構，Co₃O₄納米顆粒嵌入在片層Co(OH)₂上，有效抑制了層與層的堆疊，提高了電解液與電極材料的浸潤性，作為鋰離子電池負極材料，表現出較好的電化學性能。?

附圖說明

圖1為本發明實施例一制備的Co(OH)₂前驅體SEM圖；?

圖2為本發明實施例二制備的Co(OH)₂與Co₃O₄復合材料SEM圖；?

圖3為本發明實施例二制備的Co(OH)₂與Co₃O₄復合材料首次充放電曲線圖。?

圖4為本發明實施例三制備的Co(OH)₂與Co₃O₄復合材料循環性能曲線圖。?

圖5為本發明實施例四制備的Co(OH)₂與Co₃O₄復合材料首次充放電曲線圖。?

圖6為本發明實施例四制備的Co(OH)₂與Co₃O₄復合材料循環性能曲線圖。?

圖7為本發明實施例四制備的Co(OH)₂與Co₃O₄復合材料在不同電流密度下的倍率性能圖。?

圖8為本發明實施例五制備的Co(OH)₂與Co₃O₄復合材料首次充放電曲線圖。?