[發(fā)明專利]一種鋰離子電池氫氧化鈷?碳復(fù)合負(fù)極材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210521899.2
• 申請(qǐng)日: 2012-12-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103066276B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海錦眾信息科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/52
• 分類號(hào): H01M4/52;H01M4/583
• 代理公司: 上海申新律師事務(wù)所31272
• 代理人: 劉懿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池的制備方法，尤其涉及一種鋰離子電池氫氧化鈷-碳復(fù)合負(fù)極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

電子電器小型化、高能化、便攜化的趨勢(shì)，空間技術(shù)的發(fā)展和國(guó)防裝備的需求以及電動(dòng)汽車的研制和開(kāi)發(fā)，對(duì)鋰離子電池的性能有更高的要求。

鋰離子電池性能的改善主要取決于嵌鋰電極材料能量密度和循環(huán)壽命的提高，目前商品化的鋰離子電池大多采用鋰過(guò)渡金屬氧化物/石墨體系作為負(fù)極活性材料作為鋰離子電池負(fù)極材料，CoO的理論比容量高達(dá)715mAh/g，約為石墨化碳材料的2倍。

盡管報(bào)道中的CoO具有較高的比容量，但其首次效率和循環(huán)性能均較差。氫氧化鈷在鎳氫電池中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，其作為鋰離子電池電極材料的前驅(qū)體也已經(jīng)被廣泛研究和合成，但均是要將其燒結(jié)成為鈷的氧化物(CoO或Co₃O₄)，才能作為鋰離子電池電極材料使用，所使用的工藝路線步驟繁瑣，且耗能較大。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種鋰離子電池氫氧化鈷-碳復(fù)合負(fù)極材料的制備方法，使用該方法制備的負(fù)極復(fù)合材料用于鋰離子電池時(shí)，在具有較大的比容量的同時(shí)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，循環(huán)性能好。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種鋰離子電池氫氧化鈷-碳復(fù)合負(fù)極材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟1，制備多孔碳納米管

按照重量比1∶(0.1-0.15)∶(1-10)∶(0.5-2)稱取淀粉、濃硫酸、水和模板劑二氧化硅，混合，將混合物干燥，將混合物放入有惰性氣體保護(hù)的高溫反應(yīng)釜中焙燒，高溫反應(yīng)釜升溫速率為每小時(shí)升溫50-80℃，溫度升至500-700℃，保持4-7小時(shí)，去除模板劑二氧化硅，得到內(nèi)部為納米空心碳管的多孔碳納米管；

步驟2，氫氧化鈷-多孔碳納米管復(fù)合材料

將上述多孔碳納米管用濃硫酸60-80℃回流1-2小時(shí)；

然后將2-5份回流過(guò)的多孔碳納米管加入在10-200份的乙二醇-水溶液中，乙二醇-水溶液中的乙二醇與水的體積比為1∶10-1∶1，然后在室溫下超聲分散3-6小時(shí)；然后按重量份，加入2-8份草酸鈷，0.5-1份碳酸氫鈉和0.2-0.5份硼酸鉀，調(diào)節(jié)pH值為10-13，攪拌后倒入水熱釜中，密封，并在100-200℃下水熱反應(yīng)8-24小時(shí)，得到氫氧化鈷-多孔碳納米管復(fù)合材料；

步驟3，制備復(fù)合負(fù)極材料

將所述氫氧化鈷-多孔碳納米管復(fù)合材料、乙炔黑、羥甲基纖維素(CMC)及水混合，其中，所述氫氧化鈷-多孔碳納米管復(fù)合材料、乙炔黑、CMC及水的混合比例為(10-20)∶(3-5)∶(2-3)∶(50-80)，用異丙醇將所述混合得到的混合物調(diào)勻，得到復(fù)合負(fù)極材料。

其中，步驟1中混合物干燥前攪拌3-6小時(shí)。

其中，步驟1中所述干燥為：升溫速率為每小時(shí)升溫10-20℃，溫度升至150-200℃，保持3-8小時(shí)。

其中，步驟1中，去除模板劑二氧化硅的方法為：將焙燒后的混合物放入氫氧化鉀中攪拌10-15小時(shí)，使二氧化硅模板溶解，然后過(guò)濾、洗滌、干燥。

本發(fā)明還提供了一種上述方法制備的鋰離子電池氫氧化鈷-碳復(fù)合負(fù)極材料。

本發(fā)明制備的氫氧化鈷-多孔碳納米管復(fù)合材料，通過(guò)將氫氧化鈷均勻分布在多孔碳納米管內(nèi)外，使得復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且分散均勻，因此在具備高的能量密度之外，還具有穩(wěn)定的循環(huán)性能，用作鋰離子電池負(fù)極材料時(shí)，比容量高，使用壽命長(zhǎng)。此外，本發(fā)明的制備方法工藝相對(duì)也較為簡(jiǎn)單。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一

制備多孔碳納米管

按照重量比1∶0.15∶10∶2稱取淀粉，濃硫酸和水和模板劑二氧化硅，混合后均勻攪拌6小時(shí)，將混合物放入烘箱中，烘箱升溫速率為每小時(shí)升溫20℃，溫度升至200℃，保持3小時(shí)，溶劑蒸發(fā)后，將混合物放入有惰性氣體保護(hù)的高溫反應(yīng)釜中焙燒，高溫反應(yīng)釜升溫速率為每小時(shí)升溫80℃，溫度升至700℃，保持4小時(shí)，將焙燒后的混合物放入氫氧化鉀中攪拌15小時(shí)，使二氧化硅模板溶解，然后過(guò)濾、洗滌、干燥，得到內(nèi)部為納米空心碳管的多孔碳納米管；

氫氧化鈷-多孔碳納米管復(fù)合材料