[發明專利]一種泡沫鎳基內嵌金屬氧化物碳洋蔥陣列的制備方法

有效

• 申請號: 201810774287.1
• 申請日: 2018-07-16
• 公開（公告）號: CN109136621B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 王玉金;阮超;張翰超;謝芳;王詩陽
• 申請（專利權）人: 吉林長玉特陶新材料技術股份有限公司
• 主分類號: C22C1/10
• 分類號: C22C1/10;C22C1/08;C22C19/03;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 姜美洋

本發明公開了一種泡沫鎳基內嵌金屬氧化物碳洋蔥陣列的制備方法，包括：步驟一、將原料硝酸鹽、氟化銨、尿素加入到盛有去離子水的聚四氟乙烯內襯反應釜中，將泡沫鎳圓片置于反應釜液面上，并在泡沫鎳圓片頂端涂滿膠帶，封閉反應釜置于恒溫干燥箱中進行水熱反應；步驟二、水熱反應完成后，得到附載有堿式碳酸鹽納米線陣列的泡沫鎳圓片，置于馬弗爐中退火，得泡沫鎳基氧化物納米線陣列；步驟三、將泡沫鎳基氧化物納米線陣列置于水平管式爐中，通入碳源氣體和高純氬氣載氣，升溫至350℃，反應30min后停止通入碳源氣體并停止加熱，繼續通入高純氬氣直至管式爐冷卻至室溫，制得鎳基內嵌金屬氧化物碳洋蔥陣列。本發明制備的陣列具備良好的循環穩定性。

技術領域

本發明涉及納米材料制備工藝技術領域，尤其涉及一種泡沫鎳基內嵌金屬氧化物碳洋蔥陣列的制備方法。

背景技術

近年來新能源汽車的發展大力促動了具有高能量密度、壽命長、環保等高性能鋰離子二次電池的開發。金屬氧化物作為鋰電陽極材料通常具有高容量，但其循環穩定性及能量衰減問題嚴重，從而限制了它們的進一步發展；同時，大多數金屬氧化物(如MnO₂、Co₃O₄、CoO、NiO與V₂O₅)屬于寬禁帶半導體或絕緣體，故而其導電性很低，這使其在作為電極材料時在充放電過程中會產生大量熱量從而引發安全問題。為解決這些問題，通常會在金屬氧化物表面修飾復合導電性高的材料，其中尤以石墨層的協同效益最佳。金屬氧化物包覆上石墨層后形成內嵌金屬氧化碳洋蔥核殼結構，既可以增加金屬氧化物的化學穩定性、循環穩定性，又可以提升其導電性；另一方面，金屬氧化物外層的石墨層可以有效抑制活性材料的接觸進而避免其團聚失活，而且石墨層的非彈性結構也可以抑制電化學反應所引起的體積膨脹。傳統的導電材料在鋰電中的能量密度較低，穩定性一般，并且傳統的導電漿料涂覆技術會導致電化學性能降低的缺點。

發明內容

本發明為解決目前的技術不足之處，提供了一種泡沫鎳基內嵌金屬氧化物碳洋蔥陣列的制備方法，其可以增加金屬氧化物的電化學性能及循環穩定性。

本發明提供的技術方案為：一種泡沫鎳基內嵌金屬氧化物碳洋蔥陣列的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、將原料硝酸鹽、氟化銨、尿素加入到盛有去離子水的聚四氟乙烯內襯反應釜中，將泡沫鎳圓片置于反應釜液面上，并在泡沫鎳圓片頂端涂滿膠帶，封閉反應釜置于恒溫干燥箱中進行水熱反應；

步驟二、水熱反應完成后，得到附載有堿式碳酸鹽納米線陣列的泡沫鎳圓片，清洗后置于馬弗爐中退火，得泡沫鎳基氧化物納米線陣列；

步驟三、將泡沫鎳基氧化物納米線陣列置于水平管式爐中，通入碳源氣體和高純氬氣載氣，升溫至350℃，反應30min后停止通入碳源氣體并停止加熱，繼續通入高純氬氣直至管式爐冷卻至室溫，制得鎳基內嵌金屬氧化物碳洋蔥陣列。

優選的是，所述步驟一中，所述原料的摩爾比為：

硝酸鹽：氟化銨：尿素：去離子水＝2:4～6:10:1500～3000。

優選的是，所述步驟一中，所述泡沫鎳圓片經過如下處理：

取半徑為1～10mm的泡沫鎳圓片分別用無水乙醇和稀鹽酸清洗30min，然后使用壓片機將泡沫鎳圓片厚度壓至0.1～1mm。

優選的是，在所述步驟二中，

馬弗爐在空氣氣氛下，于200～300℃退火2h。

優選的是，在所述步驟三中，

通入載氣的流速比為1/15；并且

升溫速率為10℃/min。

優選的是，