[發(fā)明專利]用于制備鋰離子電池負(fù)極的碳基復(fù)合材料的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810256924.6
• 申請(qǐng)日: 2018-03-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108376779A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉方濤;張健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)海洋大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/52;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 青島中天匯智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37241
• 代理人: 袁曉玲

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，具體涉及一種用于制備鋰離子電池負(fù)極的碳基復(fù)合材料的制備方法。該方法包括NiO/SiO₂核殼結(jié)構(gòu)材料的制備和三維C/納米NiO碳基復(fù)合材料的制備。本發(fā)明制得的碳基復(fù)合材料是以高導(dǎo)電率和穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的碳材料，包覆高容量的納米NiO，在納米NiO顆粒周?chē)嬖诤线m的三維可控孔隙，使電極反應(yīng)時(shí)NiO的膨脹和收縮發(fā)生在周?chē)臻g的小區(qū)域內(nèi)，使電極在充放電過(guò)程中保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，改善了NiO電極的電化學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，具體涉及一種用于制備鋰離子電池負(fù)極的碳基復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

化學(xué)沉淀法是制備NiO粉體材料最常見(jiàn)的方法。化學(xué)沉淀法中，通過(guò)不同的反應(yīng)物和反應(yīng)條件、使用模板等，可以制備出不同形貌的NiO顆粒。包括納米片狀、納米線狀、納米桿狀、納米球狀、納米管狀等。例如，A.Needham等通過(guò)AAO模板制備了直徑為200nm、長(zhǎng)度為60μm的NiO納米管；Y.G.Li等通過(guò)氨水誘導(dǎo)揮發(fā)法在高濃度的氨水中制備了層疊狀結(jié)構(gòu)的NiO微米顆粒。此外，合成等級(jí)結(jié)構(gòu)的NiO近年來(lái)也倍受關(guān)注，例如，D.B.Kuang等通過(guò)添加PENS制備了等級(jí)結(jié)構(gòu)的NiO微球；S.M.Zhang等通過(guò)加入EDA制備了多孔NiO等級(jí)結(jié)構(gòu)的空心球，每個(gè)球的直徑約為幾微米，由二維的NiO納米片組成。此外，制備納米NiO顆粒的方法還有電化學(xué)沉淀法和溶膠凝膠法。

薄膜材料的制備方法主要有化學(xué)氣相沉積法、濺射法、脈沖激光沉積法、真空蒸鍍法、電沉積法和化學(xué)浴沉積法等，所制備出的形貌包括致密薄膜和片狀多孔薄膜。例如，E.Hosono等采用化學(xué)浴沉積法制備的Ni/NiO材料，每個(gè)NiO納米顆粒均緊密沉積在泡沫鎳襯底表面，導(dǎo)電性好，在所測(cè)循環(huán)次數(shù)內(nèi)幾乎沒(méi)有容量衰減。X.H.Huang等制備的原位復(fù)合納米Ni的NiO/Ni納米顆粒表現(xiàn)出比NiO更高的容量和首次庫(kù)侖效率。他們還制備了復(fù)合Ag納米顆粒的NiO/Ag微球及NiO/Ag納米多孔薄膜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于制備鋰離子電池負(fù)極的碳基復(fù)合材料的制備方法，該碳基復(fù)合材料是碳材料包覆高容量的納米NiO，在納米NiO顆粒周?chē)嬖诤线m的三維可控孔隙，改善了NiO電極的電化學(xué)性能。

本發(fā)明所述的用于制備鋰離子電池負(fù)極的碳基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)NiO/SiO₂核殼結(jié)構(gòu)材料的制備：

以碳酸鎳溶液為鎳源，采用溶膠-凝膠法制得納米NiO綠色透明溶膠，干燥后經(jīng)焙燒、研磨后得到納米NiO粉體；采用正硅酸甲酯、乙酸、去離子水配制包覆溶液，將納米NiO粉體加入到包覆溶液中，經(jīng)攪拌、干燥、洗滌、再干燥，得到NiO/SiO₂核殼結(jié)構(gòu)材料。

(2)三維C/納米NiO碳基復(fù)合材料的制備：

將步驟(1)得到的NiO/SiO₂核殼結(jié)構(gòu)材料加入到有機(jī)碳源中，采用固化-炭化二步共熱解法，得到NiO/SiO₂/C分散型復(fù)合材料；采用氫氯酸浸漬NiO/SiO₂/C分散型復(fù)合材料，洗滌、烘干后，得到三維C/納米NiO碳基復(fù)合材料。

其中：

步驟(1)中，碳酸鎳溶液濃度為0.6mol/L。

步驟(1)中，焙燒溫度為550-900℃，焙燒時(shí)間10-15小時(shí)。

步驟(1)中，正硅酸甲酯、乙酸、去離子水、納米NiO粉體的比例為8:0.8:3:2，正硅酸甲酯、乙酸和去離子水以mL計(jì)，納米NiO粉體以g計(jì)。

步驟(1)中，干燥溫度為35-60℃，干燥時(shí)間為10-15h；再干燥溫度為40-50℃，再干燥時(shí)間為2-4h。