[發明專利]新型負極材料的制備方法及用途

有效

• 申請號: 201310423296.3
• 申請日: 2013-09-16
• 公開（公告）號: CN103515597A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 馬晶晶;何雨石;馬紫峰;廖小珍
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/62;H01M4/136
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 牛山;陳少凌

技術領域

本發明屬于新能源材料及其制備領域，特別涉及一種新型負極材料的制備方法及用途。

背景技術

鋰離子電池因其諸多的優勢，已成為21世紀極具潛力的新型化學電源。石墨化碳材料作為目前商業化的負極材料，已難以滿足高性能電池的應用需求。為了適應信息社會的高速發展，國內外研究者致力于開發具有更高容量、長循環壽命、高安全性能的負極材料。基于過渡金屬的負極材料因具有高的比容量值和穩定的電化學行為，而得到廣泛的研究和關注。Yongming?Sun等在J.Mater.Chem.,2012,22,13826–13831上報道的自組裝納米盤狀介孔CoO，可逆容量高達1118.6mAh/g。

雖然通過改變形貌，或者摻雜導電材料，可以不斷提高已有材料的電化學性能，但是合成條件也會隨之越來越苛刻。因此不斷發掘新材料也成為一項極具意義的工作。2010年Yu?Shi?He在Electrochem.Commun.,Volume12,Issue4April2010,Pages570–573上首次將Co(OH)₂以及Co(OH)₂和石墨烯的復合物作為負極材料應用于鋰離子電池，可逆容量高達910mAh/g。Jin-long?Liu等在Electrochemistry?Communications13(2011)269–271上首次報道了過渡金屬氯化物CoCl₂在鋰離子電池中的應用，表現出較優異的循環穩定性能。

由于對鋰資源的擔心，近年來，鈉離子電池因其成本低、資源豐富，引起人們的廣泛關注。目前關于鈉離子電池正極材料的研究已有很多，但負極材料的研究進展相對緩慢。由于鈉離子粒徑較大、擴展速率慢，多數適用于鋰離子電池的負極材料在鈉離子電池中并不能實現理想的效果。因此針對鈉離子的特性，開發研究具有優良性能的負極材料也成為一項具有挑戰性的工作。

羥基鹵化物，是一類化學結構相對簡單的配位化合物，目前對它的研究主要集中在晶體結構以及磁幾何阻挫特性的研究。Jie?Shu等在Electrochimica?Acta102(2013)381–387首次將羥基氯化鉛作為負極材料應用于鋰離子電池中，并取得較好的效果。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種新型負極材料的制備方法及用途。

本發明是通過以下技術方法實現的，

第一方面，本發明涉及一種新型負極材料的制備方法，所述方法包括如下步驟：

方案一，當新型負極材料為羥基氯化鈷時，包括如下步驟：

將氯化鈷、氫氧化鈉、十二胺依次加入去離子水中，充分分散后，置于內襯聚四氟乙烯的反應釜中進行水熱反應，將反應后的產物洗滌干燥，可得羥基氯化鈷；

方案二，當新型負極材料為羥基氯化鈷/碳復合材料時，包括如下步驟：

將氯化鈷、氫氧化鈉、十二胺、碳源依次加入去離子水中，充分分散后，將其置于內襯聚四氟乙烯的反應釜中進行水熱反應，將反應后的產物洗滌干燥，得到羥基氯化鈷/碳復合材料。

優選地，方案一中，所述氯化鈷與所述氫氧化鈉的摩爾比為1:（0.1～10），所述氯化鈷與所述十二胺的摩爾比為1:（0～5），所述氯化鈷在水溶液中的濃度為0.01～1mol/L；方案二中，所述氯化鈷與所述氫氧化鈉的摩爾比為1:（0.1～10），所述氯化鈷與所述十二胺的摩爾比為1:（0～5），所述氯化鈷與所述碳源的質量比為1:（0.02～20），所述氯化鈷在水溶液中的濃度為0.01～1mol/L。

優選地，方案一中，所述氯化鈷與所述氫氧化鈉的摩爾比為1:（0.5～5），所述氯化鈷與所述十二胺的摩爾比為1:（0～2），所述氯化鈷在水溶液中的濃度為0.01～1mol/L；方案二中，所述氯化鈷與所述氫氧化鈉的摩爾比為1:（0.5～5），所述氯化鈷與所述十二胺的摩爾比為1:（0～2），所述氯化鈷與所述碳源的質量比為1:（0.2～1），所述氯化鈷在水溶液中的濃度為0.01～1mol/L。

優選地，所述分散包括機械攪拌和超聲分散。

優選地，所述洗滌包括高速離心法和抽濾洗滌法，其中，洗滌時所用的溶劑為去離子水和乙醇。

優選地，所述干燥包括真空干燥和冷凍真空干燥法。

優選地，所述水熱反應的溫度為100～250℃，反應時間為2～72小時。

優選地，所述水熱反應的溫度為150～240℃，反應時間為4～24小時。

優選地，所述氯化鈷包含帶有結晶水的氯化鈷化合物。