[發明專利]氧化鎳納米顆粒/碳納米頭盔復合材料的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201710521079.6
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107204450B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 楊春成;荊文濤;李超;文子;趙明;李建忱;蔣青
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/52;H01M4/04
• 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

1.一種作為鋰離子電池負極的氧化鎳納米顆粒/碳納米頭盔復合材料的制備方法，包括以下步驟：

a、通過改進的方法合成直徑為300～400nm的SiO₂納米球：將60～65ml的異丙醇與20～24ml超純水和10～15ml氨水混合攪拌均勻，加入0.5～0.8ml正硅酸乙酯，室溫攪拌30～60min，再滴加4～6ml正硅酸乙酯，30～40℃攪拌2～3h，將產物離心再用水和酒精清洗3～5次，70～80℃真空干燥10～12h；

b、通過溶膠凝膠法在SiO₂球表面涂覆酚醛樹脂得到RF/SiO₂納米球：取0.8～1g SiO₂超聲分散于65～70ml的水和25～30ml的乙醇混合液中，依次加2～2.4g十六烷基三甲基溴化銨，0.3～0.4g間苯二酚，0.1～0.2ml氨水室溫攪拌20～30min，再加0.3～0.5ml甲醛溶液，30～40℃攪拌7～8h，將產物離心再用水和酒精清洗3～5次，70～80℃真空干燥10～12h；

c、通過水熱法制備Ni(OH)₂/RF/SiO₂納米球：將0.8～1g RF/SiO₂納米球，1.4～1.5g六水合硝酸鎳，1.3～1.5g六次亞甲基四胺和10～15ml乙醇與20～30ml超純水的混合物加入到具有聚四氟乙烯內襯的不銹鋼高壓反應釜中，將密封的反應釜放入100～120℃電烘箱中保溫10～12h，將產物通過離心收集，70～80℃真空干燥10～12h；

d、將所制備的Ni(OH)₂/RF/SiO₂納米球在管式爐Ar氣氛中550～600℃條件下退火2～3h，冷卻至320～350℃后再通空氣降溫，冷卻后將產物在2～3M的氫氧化鈉水溶液中60～70℃浸泡24～48h，將產物離心并用水清洗3～5次，70～80℃真空干燥10～12h。

2.根據權利要求1所述的一種作為鋰離子電池負極的氧化鎳納米顆粒/碳納米頭盔復合材料的制備方法，其特征在于，步驟a中通過調節異丙醇、超純水和氨水的比例來控制SiO₂球的尺寸：取63.3ml的異丙醇與23.5ml超純水和13ml氨水混合攪拌均勻，加入0.6ml正硅酸乙酯，室溫攪拌60min，再滴加5ml正硅酸乙酯,35℃攪拌2h，將產物離心再用水和酒精清洗3次，70℃真空干燥10h，獲得直徑為300nm的SiO₂納米球。

3.根據權利要求1所述的一種作為鋰離子電池負極的氧化鎳納米顆粒/碳納米頭盔復合材料的制備方法，其特征在于，步驟c中制備Ni(OH)₂時，通過控制水熱溫度來控制Ni(OH)₂的形貌：將1g RF/SiO₂納米球，1.45g六水合硝酸鎳，1.4g六次亞甲基四胺，25ml超純水10ml乙醇的混合物加入到具有聚四氟乙烯內襯的不銹鋼高壓反應釜中；將密封的反應釜放入100℃電烘箱中保溫10h，將產物通過離心收集，70℃真空干燥10h。

4.根據權利要求1所述的一種作為鋰離子電池負極的氧化鎳納米顆粒/碳納米頭盔復合材料的制備方法，其特征在于，步驟d中通過退火溫度來控制所得NiO的形貌：將所制備的Ni(OH)₂/RF/SiO₂納米球在管式爐Ar氣氛中以5℃/min升溫至600℃條件下退火2h，冷卻至350℃后再通空氣降溫，冷卻后將產物在3M的氫氧化鈉水溶液中70℃浸泡48h，將產物離心并用水清洗3次，70℃真空干燥10h。

5.根據權利要求1至4任一項所述的一種作為鋰離子電池負極的氧化鎳納米顆粒/碳納米頭盔復合材料的制備方法，包括以下具體步驟：

a、通過改進method法合成直徑為300nm的SiO₂納米球：將63.3ml的異丙醇與23.5ml超純水和13ml氨水混合攪拌均勻，加入0.6ml正硅酸乙酯，室溫攪拌60min，再滴加5ml正硅酸乙酯,35℃攪拌2h，將產物離心再用水和酒精清洗3次，70℃真空干燥10h；

b、通過溶膠凝膠法在SiO₂球表面涂覆酚醛樹脂得到RF/SiO₂納米球：取1g SiO₂超聲分散于70ml的水和28ml的乙醇混合液中，依次加2.3g十六烷基三甲基溴化銨，0.35g間苯二酚，0.11ml氨水室溫攪拌30min，再加0.5ml甲醛溶液，35℃攪拌8h，將產物離心再用水和酒精清洗3次，70℃真空干燥10h；

c、通過水熱法制備Ni(OH)₂/RF/SiO₂納米球：將1g RF/SiO₂納米球，1.45g六水合硝酸鎳，1.4g六次亞甲基四胺，25ml超純水10ml乙醇的混合物加入到具有聚四氟乙烯內襯的不銹鋼高壓反應釜中；將密封的反應釜放入100℃電烘箱中保溫10h，將產物通過離心收集，70℃真空干燥10h；

d、將所制備的Ni(OH)₂/RF/SiO₂納米球在管式爐Ar氣氛中以5℃/min升溫至600℃條件下退火2h，冷卻至350℃后再通空氣降溫，冷卻后將產物在3M的氫氧化鈉水溶液中70℃浸泡48h，將產物離心并用水清洗3次，70℃真空干燥10h。