[發明專利]泡沫鎳負載不同形貌一氧化鈷納米材料的制備方法

有效

• 申請號: 201810015411.6
• 申請日: 2018-01-08
• 公開（公告）號: CN108390014B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 趙靈智;劉妙
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: H01M4/1391
• 分類號: H01M4/1391;H01M4/52;H01M4/62;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 北京獻智知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11434
• 代理人: 楊獻智

本發明公開一種泡沫鎳負載不同形貌一氧化鈷納米材料的制備方法，包括：將片狀的泡沫鎳置于超聲清洗機中進行清洗，將清洗后的泡沫鎳置于干燥箱中進行干燥；將六水合氯化鈷粉末分散到加入有尿素的分散溶劑中，室溫下磁力攪拌形成懸濁液；將懸濁液轉移至高壓水熱反應釜中，并將已干燥的片狀的泡沫鎳傾斜地放入高壓水熱反應釜中，密封高壓水熱反應釜，將高壓水熱反應釜置于干燥箱中，于160～200攝氏度的條件下保溫15～18小時后，自然冷卻至室溫；取出高壓水熱反應釜中中的泡沫鎳，置于超聲清洗機中進行清洗后，于真空干燥箱內進行干燥，得到前驅體；以及煅燒步驟前驅體，煅燒溫度設定為400～520攝氏度，煅燒時間設定為3～4小時。

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池負極材料，尤其涉及泡沫鎳負載一氧化鈷納米材料的制備方法。

背景技術

隨著汽車工業的不斷發展，石油等不可再生資源的枯竭愈發嚴重，同時不可再生資源造成的環境污染也成為全球關注的重點問題之一。因而，研發新一代高性能、環保及綠色的化學電源是解決可持續發展的重要內容。鋰離子電池作為一種高效的新型綠色環保儲能器件，具有能量密度高、工作電壓高、自放電小、循環壽命長、安全性能好以及無記憶效應等優點，是一種當今國際公認的理想化學能源，因而廣泛地應用于手機、筆記本電腦、攝像機等便攜式電子設備以及小型電動工具中，并有望在電動汽車、航天航空、醫療機械等尖端科技領域得到大規模的使用。因而研發具有高性能、低成本、壽命長的鋰離子電池已經成為國內外研究的熱門問題之一。

負極作為鋰離子電池重要的一部分，對于鋰離子電池性能起著至關重要的作用，并得到了廣泛的研究。目前商用的鋰離子電池負極材料主要是石墨類，然而石墨類材料在作為鋰離子電池負極材料容量僅僅只有約372mAh/g，無法滿足日益增長的高性能存儲要求。因此，開發新一代高性能的鋰離子電池負極材料顯得尤為重要。

過渡金屬氧化物CoO(一氧化鈷)因其具有高的理論比容量(約716mAh/g)，被視為下一代最有發展前景的鋰離子電池負極材料。然而，一氧化鈷作為鋰離子電池負極材料也面臨著首次庫倫效率低、電極粉化、體積膨脹等問題。國內外眾多報道中，人們通過設計不同形貌的CoO納米材料來改善上述問題，但問題沒有得到根本地解決。而作為導電集流體，泡沫鎳、泡沫銅等具有三維網狀結構、導電性能好、大的比表面積等特點作為鋰離子電池負極材料能夠最大限度的緩沖充放電過程中所造成的體積膨脹效應、電子導電性低等問題，從而保證優異的電化學性能。

英文文獻《Synthesis of CoO Porous Nanowire Arrays on Ti Substrate andTheir Application as Lithium-Ion Battery Electrodes》公開了一種納米線狀的CoO材料制備方法，該報道通過將一氧化鈷納米材料長在鈦箔上，從而得到納米線陣列。該材料作為鋰離子電池負極材料，由于納米線陣列的不規整，雜亂無章，從而導致不可逆容量的增加以及體積效應，使得總的比容量和電化學性能并未得到根本的改善。因此需要進一步研究在導電集流體上負載納米材料提高其電化學性能。

英文文獻《CoO nanosheets derived from electrodeposited cobalt metaltowards high performance lithium ion batteries》公開了一種納米片狀的CoO材料制備方法，該報道通過將CoO納米片長在Cu箔上，得到了厚度約為50nm的納米片結構，同時作為鋰離子電池負極材料時，在電流密度為0.1C時經過80次循環，容量僅有約700mAh/g，即使經過碳包覆后，容量也僅有約750mAh/g，因而其性能需要進一步提高。