[發明專利]納米(Mg0.2

有效

• 申請號: 201810587675.9
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN108682840B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 汪淵;陳鴻;裘南;崔艷華
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485;H01M4/525
• 代理公司: 成都頂峰專利事務所(普通合伙) 51224
• 代理人: 楊俊華

本發明公開了一種納米(Mg_0.2Co_0.2Ni_0.2Cu_0.2Zn_0.2)O的制備方法及應用。通過將氧化鎂、氧化鈷、氧化鎳、氧化銅和氧化鋅粉末按照等摩爾金屬原子化學計量比進行混合，經過球磨、冷壓制塊、再球磨，得到納米(Mg_0.2Co_0.2Ni_0.2Cu_0.2Zn_0.2)O。利用所述納米(Mg_0.2Co_0.2Ni_0.2Cu_0.2Zn_0.2)O粉末按組分質量百分比：(Mg_0.2Co_0.2Ni_0.2Cu_0.2Zn_0.2)O納米粉末70％，乙炔黑20％，粘結劑10％制成鋰離子電池負極材料。本發明采用高溫固相法一步合成(Mg_0.2Co_0.2Ni_0.2Cu_0.2Zn_0.2)O塊體材料，再通過高能球磨法得到呈片狀結構的納米(Mg_0.2Co_0.2Ni_0.2Cu_0.2Zn_0.2)O粉末，操作工藝簡單、成本低、無污染。本發明利用所述納米(Mg_0.2Co_0.2Ni_0.2Cu_0.2Zn_0.2)O制備的鋰離子電池負極材料，在100mA/g的充放電電流密度下能夠保持較高的比容量，并且具有優異的循環穩定性。

技術領域

本發明屬于納米材料制備及新能源器件領域，具體涉及一種納米(Mg_0.2Co_0.2Ni_0.2Cu_0.2Zn_0.2)O的制備方法及應用。

背景技術

鋰離子電池因其具有優良的特性而成為目前綜合性能較好的電池體系，已經成為當今和未來重要的新能源之一。隨著其應用領域從民用的信息產業(移動電話、筆記本電腦等便攜式電子設備)向能源交通(電動汽車等)的進一步擴展，再到用作國防軍事領域軍事裝備不可缺少的重要能源，這都對鋰離子電池的充放電比容量以及快速充放電能力提出了更高的要求。負極材料是決定鋰離子電池綜合性能優劣的關鍵因素之一。對鋰離子電池負極材料的研究主要集中在碳材料、硅材料及過渡金屬氧化物材料。目前，商業化碳負極材料存在的主要問題是：實際比容量低(約為300mAh/g～330mAh/g，理論比容量為 372mAh/g)、首次不可逆損失大、倍率充放電性能差等，并且嵌鋰電位低，在充放電過程中石墨表面可能引起金屬鋰枝晶的沉積，存在一定的安全隱患。硅負極材料存在的主要問題是在充放電過程中的電極材料存在大于400％的體積膨脹，因而電極材料極易粉碎化，導致其充放電比容量迅速下降。因此，積極探索充放電比容量高、容量衰減率小、安全性能好的新型鋰離子電池負極材料體系，已成為國內外同行研究的熱點。在可用的負極材料中，過渡金屬氧化物材料占據了很大一部分，是較有應用前景的負極材料體系。

人們早期對過渡金屬氧化物作為儲鋰負極材料進行了研究，如Fe₂O₃、TiO₂、 WO₂和MoO₂等。但因首次充放電循環后存在一定量的不可逆容量損失，使得對它們的研究曾陷入低谷。2000年，J.M.Tarascon等在《Nature》雜志上對納米尺度的過渡金屬氧化物MO(M＝Co、Fe、Ni或Cu)作為鋰離子電池負極材料進行了報道。發現納米尺度的該類氧化物其電化學性能明顯不同于常規材料，可逆比容量在600mAh/g～800mAh/g之間，而且具有較高的容量保持率。這表明納米金屬氧化物在提高負極材料的儲鋰容量，改善鋰離子電池的循環壽命方面，表現出了一定的優勢。