[發(fā)明專利]一種形貌均勻的MWCNT@a-C@Co9S8復(fù)合電極材料的制備方法及在鋰電中的應(yīng)用

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201510044539.1
• 申請日: 2015-01-28
• 公開（公告）號: CN104577126A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬小健;周艷麗;楊劍;錢逸泰
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: H01M4/587
• 分類號: H01M4/587;H01M4/62;H01M4/1397
• 代理公司: 濟南金迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司37219
• 代理人: 張宏松

1.一種形貌均勻的MWCNT@a-C@Co₉S₈復(fù)合電極材料的制備方法，包括步驟如下：

(1)將多壁碳納米管采用水熱法進行無定形碳包覆，得到MWCNT@a-C，

(2)將MWCNT@a-C與過渡金屬鈷鹽、硫脲按MWCNT@a-C：過渡金屬鈷鹽：硫脲＝(0.5～1):(5～6):(4～8)的質(zhì)量比進行混合，得混合原料，然后將混合原料加入到水-乙二醇混合溶劑中，得混合物；所述混合原料與水-乙二醇混合溶劑的質(zhì)量體積比為(1.0～2.0)：100，單位：g/mL，

(3)將混合物于密封環(huán)境下、160～220℃溫度下反應(yīng)12～30h，所得產(chǎn)物經(jīng)洗滌、分離、干燥得初步產(chǎn)物，將初步產(chǎn)物在惰性氣氛中于350～750℃煅燒1～10h，冷卻后即得形貌均勻的MWCNT@a-C@Co₉S₈復(fù)合電極材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形貌均勻的MWCNT@a-C@Co₉S₈復(fù)合電極材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中的無定形碳包覆是：將多壁碳納米管50～70mg分散于濃度0.03～0.06mol/L的葡萄糖溶液中，轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，密封，水熱反應(yīng)溫度為160～220℃，包覆時間為5～10h，得到無定形碳包覆的多壁碳管(MWCNT@a-C)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形貌均勻的MWCNT@a-C@Co₉S₈復(fù)合電極材料的制備方法，其特征在于，所述的MWCNT@a-C：過渡金屬鈷鹽：硫脲的質(zhì)量比為：(0.6～0.8):(5.2～5.8):(6～7)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形貌均勻的MWCNT@a-C@Co₉S₈復(fù)合電極材料的制備方法，其特征在于，所述的過渡金屬鈷鹽為氯化鈷、乙酸鈷、硝酸鈷或硫酸鈷。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形貌均勻的MWCNT@a-C@Co₉S₈復(fù)合電極材料的制備方法，其特征在于，所述水-乙二醇混合溶劑中水與乙二醇的體積比為：(1～2):(2～1)，進一步優(yōu)選，水與乙二醇的體積比為：1:2。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形貌均勻的MWCNT@a-C@Co₉S₈復(fù)合電極材料的制備方法，其特征在于，混合原料與水-乙二醇混合溶劑的質(zhì)量體積比為(1.5～1.8)：100，單位：g/mL。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形貌均勻的MWCNT@a-C@Co₉S₈復(fù)合電極材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中混合物的反應(yīng)溫度為180～210℃，反應(yīng)時間為20～28h，步驟(3)中初步產(chǎn)物的煅燒溫度為500～600℃，煅燒時間為2～8h。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形貌均勻的MWCNT@a-C@Co₉S₈復(fù)合電極材料的制備方法，其特征在于，所述的惰性氣體為氬氫混合氣體，氫氣的體積占混合氣體總體積的5～7vol％。

9.一種形貌均勻的MWCNT@a-C@Co₉S₈復(fù)合電極材料的制備方法，包括步驟如下：

(1)將多壁碳納米管分散于葡萄糖溶液中采用水熱法于160～220℃進行無定形碳包覆5～10h，得到MWCNT@a-C；

(2)將60mg MWCNT@a-C，0.3736g過渡金屬鈷鹽，0.34254g硫脲混合，得混合原料，將混合原料加入到水-乙二醇混合溶劑中，得混合物；混合原料與混合溶劑的質(zhì)量體積比為1.5：100，單位為g/mL，水-乙二醇混合溶劑中水與乙二醇的體積比為：1：2；

(3)將混合物置于反應(yīng)釜中密封，于溫度180～210℃反應(yīng)20～28h，所得產(chǎn)物經(jīng)去離子水和無水乙醇洗滌、分離、并在60℃下干燥即得初步產(chǎn)物，最后在氬氫混合氣體中于500～600℃煅燒2～8h，冷卻后即得形貌均勻的MWCNT@a-C@Co₉S₈復(fù)合電極材料。

10.權(quán)利要求1所述的形貌均勻的MWCNT@a-C@Co₉S₈復(fù)合電極材料的制備方法制得的形貌均勻的MWCNT@a-C@Co₉S₈復(fù)合材料的應(yīng)用，作為儲鋰電極材料活性物質(zhì)使用，按以下方法制備電極：

將導(dǎo)電劑：粘結(jié)劑：活性物質(zhì)按20：10：70的質(zhì)量比混合漿料，導(dǎo)電劑采用乙炔黑，粘結(jié)劑采用羧甲基纖維素(CMC)，活性物質(zhì)采用本發(fā)明制得的MWCNT@a-C@Co₉S₈復(fù)合材料；將混合漿料涂覆于銅箔集流體上，裁剪成電極片，于真空中80℃烘12小時，按現(xiàn)有技術(shù)組成扣式電池，鋰片作為對電極，電池工作區(qū)間為0.01V-3.0V。