[發明專利]一種復合負極材料的制備方法

在審

• 申請號: 201710387747.0
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107017396A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 唐超;鄧昌源;容亮斌;饒睦敏
• 申請（專利權）人: 深圳市沃特瑪電池有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/62;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術領域】

本發明涉及電池材料技術領域，尤其涉及一種復合負極材料的制備方法。

【背景技術】

鋰離子電池因具有高能量密度、長期循環壽命和高操作電壓等獨特的優勢，在儲能領域和動力電池領域得到廣泛應用。然而，目前商業化的石墨負極的較低的理論比容量和較差的倍率性能，遠遠不能滿足目前的需求。過渡金屬氧化物因具有更高的理論鋰離子儲存容量，能夠作為高能量密度鋰電池的負極材料，在眾多過渡金屬氧化物中，CuO具有高的理論比容量(670mAh/g)，安全性優于石墨，且成本較低，對環境較友好，但CuO作為負極材料的導電性較差，會影響鋰離子電池的電化學循環穩定性，并且在鋰化/脫鋰的過程中，體積變化較大(約174％)，引起容量的快速衰減，阻礙了其商業化應用。

鑒于此，實有必要提供一種新型的復合負極材料的制備方法以克服以上缺陷。

【發明內容】

本發明的目的是提供一種復合負極材料的制備方法，所制備的復合負極材料能夠有效提高鋰離子電池的能量密度，并且同時提高鋰離子電池的電化學性能，本發明提供的復合負極材料的制備方法工藝簡單，可操作性強，適合大規模的工業化生產。

為了實現上述目的，本發明提供一種復合負極材料的制備方法，包括如下步驟：步驟一：將碳材料依次用丙酮、乙醇、濃度為10％的鹽酸及蒸餾水進行超聲波清洗，將清洗后的碳材料在體積分數為10～40％的硝酸溶液中浸泡10～20min，得到處理好的碳材料；步驟二：在80～90℃溫度及超聲波攪拌的條件下，將步驟一得到的處理好的碳材料在鍍銅液中進行化學鍍銅20～30min，得到鍍有銅層的碳材料；步驟三：將步驟二得到的鍍有銅層的碳材料浸入反應釜中的氧化性溶液中，封閉反應釜，高溫下進行氧化反應，然后冷卻至室溫，清洗干燥后，制得鍍有氧化銅層的復合負極材料。

在一個優選實施方式中，所述步驟二中的鍍銅液包括濃度為5～20g/L的銅鹽、0.01～10g/L的N-甲基嗎啉、1～5g/L的甲醛、10～100g/L的絡合劑及1～10mg/L的十二烷基苯磺酸鈉。

在一個優選實施方式中，所述銅鹽為硫酸銅、氯化銅、硝酸銅中的一種；所述絡合劑為檸檬酸鈉、酒石酸鉀鈉、蘋果酸、三乙醇胺、六乙醇胺、乙二胺四乙酸鈉中的一種或幾種混合。

在一個優選實施方式中，所述鍍銅液中加入PH調節劑氫氧化鈉來調節鍍銅液的pH值，所述鍍銅液的pH值為12～12.5。

在一個優選實施方式中，所述步驟三中反應釜中的氧化性溶液包括濃度為0.5～1.0mol/L的堿性溶液、0.01～0.05mol/L的過硫酸鹽及0.01～0.04mol/L的氧化劑。

在一個優選實施方式中，所述堿性溶液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液；所述過硫酸鹽為過硫酸銨或過硫酸鉀；所述氧化劑為8-羥基喹啉、雙氧水、重鉻酸鉀中的一種。

在一個優選實施方式中，所述步驟一中的碳材料為玻璃碳或碳纖維。

在一個優選實施方式中，所述步驟二中的銅層的厚度為2～3μm。

在一個優選實施方式中，所述步驟三中的氧化銅層的厚度為1～2μm。

在一個優選實施方式中，所述步驟三中的氧化反應的反應溫度為70～80℃，反應時間為10～20min。

相比于現有技術，本發明提供的復合負極材料的制備方法，采用化學鍍法直接在碳材料上鍍覆一層銅，再用化學氧化法直接使氧化銅納米結構長在銅鍍層上，得到的碳-銅-氧化銅的復合負極材料，有效提高了復合負極材料的容量，提高了鋰電池的能量密度，同時保證了鋰離子電池的電化學性能，且制備方法及工藝簡單，適合大規模的工業化生產。

【附圖說明】

圖1為本發明提供的實施例1所制備的復合負極材料的結構示意圖；

圖2為本發明提供的實施例1所制備的復合負極材料的SEM圖。

【具體實施方式】

為了使本發明的目的、技術方案和有益技術效果更加清晰明白，以下結合附圖和具體實施方式，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解的是，本說明書中描述的具體實施方式僅僅是為了解釋本發明，并不是為了限定本發明。

本發明提供一種復合負極材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟一：將碳材料依次用丙酮、乙醇、濃度為10％的鹽酸及蒸餾水進行超聲波清洗，將清洗后的碳材料在體積分數為10～40％的硝酸溶液中浸泡10～20min，得到處理好的碳材料；