[發明專利]提高負極材料NiO循環性能的方法

在審

• 申請號: 201710834132.8
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN107768616A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 李冰蟾;趙東輝;周鵬偉
• 申請（專利權）人: 福建翔豐華新能源材料有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 廈門市新華專利商標代理有限公司35203
• 代理人: 吳成開,徐勛夫

技術領域

本發明涉及電池材料制作領域技術，尤其是指一種提高負極材料NiO循環性能的方法。

背景技術

隨著新興經濟的快速發展，全球能源消耗量急劇增長。鋰離子電池以其高電壓、高能量密度、循環壽命長、安全性能好、成本低廉等優點在電腦、相機和移動電話等便攜式電子設備上已經得到了廣泛的應用。近年來，世界各國都在積極開展鋰離子電池運用于混合動力電動汽車（HEV）、純電動汽車（PEV）等的研究，但鋰離子電池作為車載動力電池的主要瓶頸是鋰離子電池負極材料的性能。

石墨是目前應用最廣泛的鋰離子電池負極材料，然而，石墨的理論容量只有372 mAh/g，無法滿足動力能源的高比容量的需求。相比于石墨，NiO具有較高的理論容量（718 mAh/g），且廉價、易制取、性質穩定，被認為是一個具有前途的鋰離子負極材料。但是，NiO作為半導體材料，存在首效低的缺點。針對這個缺點，人們提出了不同的解決方案，例如：添加高導電性材料。在所有高導電性的添加物中，石墨烯由于具有高的電導率、高的比表面積、優異的結構穩定性等優點而受到關注，在電極中即使添加少量的石墨烯也能大大提高電極的電化學性能。

中國發明專利申請公布號CN 105514421A公開了一種改性氧化鎳負極材料及其制備方法，其方法是：中國發明專利申請公布號CN 105514421A公開了一種改性氧化鎳負極材料及其制備方法，其方法是：通過制備三價氫氧化物的前軀體，使高價摻雜元素鋁、鎵等可以進入材料晶格之中，同時產物球形度好、結晶完整、活性好，但是為了將鎳鈷氧化成三價，該工藝沉淀過程中需要添加多種試劑，并且要控制電位pH值，沉淀后還需陳化、過濾最后再進行噴霧熱解。上述方法存在工藝步驟復雜，且產物比容量和循環性能較差。

發明內容

有鑒于此，本發明針對現有技術存在之缺失，其主要目的是提供一種提高負極材料NiO循環性能的方法，其能夠提高生產效率、降低制造成本、快速有效制備產物和提高電池循環穩定性。

為實現上述目的，本發明采用如下之技術方案：

一種提高負極材料NiO循環性能的方法，包括有以下步驟：

（一）氧化石墨烯的制備；

（二）納米NiO 的制備：

1）稱取醋酸鎳，升溫速度為5℃/min；

2）到預定溫度500℃-800℃后恒溫2-10h；

3）保溫預定時間后取出，在室溫下冷卻，即得到納米NiO；

（三）將氧化石墨烯添加到納米NiO中，氧化石墨烯占NiO與氧化石墨烯之質量總和的2%—10%。

作為一種優選方案，所述步驟（一）氧化石墨烯的制備包括有以下步驟：

1）在250ml錐形瓶中，依次加入120ml濃硫酸、2.5g過硫酸鉀、2.5g五氧化二磷，攪拌至過硫酸鉀和五氧化二磷全部溶解，緩慢加入3g石墨粉，80℃水浴中反應4h；

2）錐形瓶冷卻至室溫，加入500ml去離子水，過夜、抽濾，去離子水洗滌至中性，50℃烘箱中烘干；

3）250ml錐形瓶放入0℃水浴中，放入120ml濃硫酸、干燥后石墨粉，15g高錳酸鉀；

4）高錳酸鉀完全加入后錐形瓶移至35℃水浴鍋中，恒溫攪拌2h；

5）向溶液中逐滴加入20ml 30%的H2O2，55ml蒸餾水，靜置12h；

6) 使用3%的稀HCl，蒸餾水對產物進行沖洗，離心3次，冷凍干燥機冷凍干燥，得到最終產物。

作為一種優選方案，所述納米NiO的制備步驟2）中，煅燒溫度優選600℃，保溫時間優選6h。

作為一種優選方案，所述醋酸鎳為低熔點醋酸鎳。

本發明與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果，具體而言，由上述技術方案可知：

本發明克服NiO作為負極材料的缺點，通過先采用熔鹽燃燒合成法制備出納米NiO，再添加2%—10%的氧化石墨烯，改性后的NiO作為負極材料循環20次后其充電比容量為411.7 mAh/g，明顯提高了循環性能，為量產及應用奠定了基礎，本發明利用熔鹽法合成制備，熔鹽法具有反應時間短，工藝簡單，易實現工業化大規模生產及燃燒合成反應快速的主要優點，又能在較短的時間內能得到晶體完整、粒徑小的產物且經包覆石墨烯后循環性能。

附圖說明

圖1是本發明之較佳實施例中NiO的X射線衍射圖譜；

圖2是本發明之較佳實施例中NiO的掃描電鏡圖；

圖3是本發明之較佳實施例中NiO循環性能圖；

圖4是本發明之較佳實施例中NiO@Graphene循環性能圖。