[發明專利]一種鈷酸鎳/rGO復合材料制備方法

在審

• 申請號: 201710676528.4
• 申請日: 2017-08-09
• 公開（公告）號: CN107611368A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 陳高文;田雷雷;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;H01M4/52;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525
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【技術領域】

本發明屬于鋰離子電池負極材料技術領域，尤其涉及一種鈷酸鎳/rGO復合材料制備方法。

【背景技術】

鋰離子電池因其能量密度高、使用壽命長、無記憶效應、對環境友好等優點得到了廣泛應用。目前，鋰離子電池負極材料主要為人造石墨，但其理論克容量較低，已不能滿足高容量電池的性能要求，因此，尋找具有高容量、高穩定性且廉價的非貴金屬氧化物或非貴金屬氧化物復合材料作為鋰離子電池負極材料成為電化學領域研究的一個重要方向。

過渡金屬氧化物，特別是鈷酸鎳作為一種反尖晶石型結構的復合金屬氧化物，其電化學催化性能比單一金屬鎳或鈷氧化物高出許多，但是鈷酸鎳在鋰離子脫嵌過程中存在較大的體積變化導致鋰離子電池的容量保持率變差。石墨烯作為一種二維碳材料具有超高的導電性、優異的機械彈性、大的比表面積、超高的熱穩定性及化學穩定性。Lou等人(Lou X.W.et al.，Adv.EnergyMater.2014.)采用檸檬酸鈉作為添加劑、環六亞甲基四胺作為堿源，在空氣中煅燒處理得到了鈷酸鎳/rGO(還原氧化石墨烯)復合材料，應用于鋰離子電池負極材料中表現出較好的充放電性能和穩定性。

近幾年來，合成三維鈷酸鎳/rGO復合材料的方法存在以下缺點：其一是需要加入表面活性劑或模板添加劑，易造成環境污染；其二是采用水熱法合成，需要高溫，造成能源浪費；其三是需要添加還原劑來還原氧化石墨烯，造成環境污染和資源浪費。此外，目前合成的鈷酸鎳/rGO復合材料的循環性能仍然較差。鑒于此，實有必要提供一種鈷酸鎳/rGO復合材料制備方法以克服上述缺陷。

【發明內容】

本發明提出一種鈷酸鎳/rGO復合材料制備方法，工藝簡單且制備的產品比表面積高、導電性能好。

本發明提供一種鈷酸鎳/rGO復合材料制備方法，包括以下步驟：

1)將GO溶膠分散于去離子水中形成懸浮液A，將鎳鹽與鈷鹽溶于去離子水中形成溶液B，將無機堿與碳酸鈉溶于去離子水中形成溶液C；

2)采用雙滴法向所述懸浮液A中滴加所述溶液B與所述溶液C形成反應溶液D，并在滴加過程中將pH控制在10±0.1；

3)將所述反應溶液D放入40-60℃的恒溫水浴槽中老化反應12-24h后進行離心，然后用去離子水和無水乙醇交替洗滌離心產物并在干燥后獲得前驅體；

4)將所述前驅體在空氣氣氛中、300-400℃的溫度下煅燒2-3h。

在一個優選實施方式中，步驟1)中，所述懸浮液A的溶質質量分數為10-40％。

在一個優選實施方式中，步驟1)中，所述鎳鹽及所述鈷鹽均為可溶性鹽，且所述鎳鹽與所述鈷鹽按照Ni:Co＝1:2的摩爾比例溶于去離子水中形成溶液B。

在一個優選實施方式中，步驟1)中，所述溶液C中無機堿與碳酸鈉的物質的量分別是所述溶液B中陽離子的物質的量的2倍以上、1.6倍以上。

在一個優選實施方式中，所述鎳鹽為硝酸鎳或者硫酸鎳；所述鈷鹽為硝酸鈷或者硫酸鈷；所述無機堿為氫氧化鈉或者氫氧化鉀。

本發明提供的鈷酸鎳/rGO復合材料制備方法，采用無機堿與碳酸鈉作為堿源，通過雙滴法合成鈷酸鎳/rGO復合材料的前驅體，再通過空氣中緩慢煅燒得到鈷酸鎳/rGO復合材料，制備條件容易控制、操作簡單。由該制備方法獲得的鈷酸鎳/rGO復合材料呈三維多孔結構，比表面積高、導電性能好，可以提高電子和鋰離子在活性物質表面及孔道內的傳遞與傳輸速度，從而改善電極的電化學儲能性能，使電池具有良好的可逆性及循環穩定性。

【附圖說明】

圖1為實施例制備的鈷酸鎳/rGO復合材料的氮吸附曲線及孔徑分布曲線。

圖2為實施例制備的鈷酸鎳/rGO復合材料的SEM圖。

圖3為實施例制備的鈷酸鎳/rGO復合材料的XRD圖。

圖4為實施例制備的鈷酸鎳/rGO復合材料作為負極材料組裝的鋰離子電池的充放電曲線。

圖5為實施例制備的鈷酸鎳/rGO復合材料作為負極材料組裝的鋰離子電池的循環曲線。

【具體實施方式】

為了使發明的目的、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。

本發明提供一種鈷酸鎳/rGO復合材料制備方法，包括以下步驟：