[發明專利]一種鋰離子電池負極用石墨和鈷基金屬有機框架復合材料的制備方法及應用

在審

• 申請號: 201910061609.2
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN109904411A
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 郎笑石;劉穎;李蘭;劉凡;徐天野;朱書秒;蔡克迪
• 申請（專利權）人: 渤海大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/587;H01M4/62;H01M4/133;H01M10/0525
• 代理公司: 錦州遼西專利事務所(普通合伙) 21225
• 代理人: 王佳佳

一種鋰離子電池負極用石墨和鈷基金屬有機框架復合材料的制備方法及應用，將乙酸鈷與有機基體間苯二甲酸混合并分散均勻，然后與石墨充分混合，得到乙酸鈷?有機基體間苯二甲酸石墨混合料；在石墨混合料中添加N?N二甲基甲酰胺，攪拌均勻后倒入水熱反應釜中水熱反應；將水熱反應釜中獲得的反應物取出，清洗，沉降棄去上層清液，保留沉淀物，離心。將離心后獲得的沉淀物室溫下超聲波分散后，干燥處理，得到石墨和鈷基金屬有機框架復合材料。優點是：制備方法簡單，容易操作，所得的石墨和鈷基金屬有機框架復合材料作為鋰離子電池負極活性物質，能有效改善石墨充放電過程中帶來的體積變化，從而提高電池的循環壽命。

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池負極用石墨和鈷基金屬有機框架復合材料的制備方法及應用。

背景技術

鋰離子電池是一種化學電源，已經被廣泛的應用于筆記本電腦，手機等便攜式電子設備中。鋰離子電池是把鋰離子嵌入碳(石油焦炭和石墨)中形成負極。石油焦炭和石墨作為負極材料，鋰離子嵌入碳中，克服了鋰的高活性，使用安全。石墨是現今鋰離子電池負極最常用的材料之一，但石墨材料的層間距較小，鋰離子的嵌入/嵌出過程中，會引起石墨結構改變，導致電極粉化，破壞導電網絡，影響電池的循環壽命。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種鋰離子電池負極用石墨和鈷基金屬有機框架復合材料的制備方法及應用，制備方法簡單，容易操作，所得的石墨和鈷基金屬有機框架復合材料作為鋰離子電池負極活性物質，可有效改善石墨充放電過程中帶來的體積變化，提高電池的循環壽命。

本發明的技術解決方案是：

一種鋰離子電池負極用石墨和鈷基金屬有機框架復合材料的制備方法，其具體步驟如下：

(1)將乙酸鈷與有機基體間苯二甲酸混合并分散均勻，得到乙酸鈷-有機基體間苯二甲酸混合物；然后將乙酸鈷-有機基體間苯二甲酸混合物與石墨充分混合，得到乙酸鈷-有機基體間苯二甲酸石墨混合料；

(2)在乙酸鈷-有機基體間苯二甲酸石墨混合料中添加N-N二甲基甲酰胺，攪拌均勻后倒入水熱反應釜中，加熱至130℃～180℃，水熱反應15小時～20小時；

(3)將水熱反應釜中的反應物取出，用蒸餾水或無水乙醇清洗，沉降棄去上層清液，保留沉淀物，用蒸餾水或無水乙醇反復清洗3次～5次，然后以4000r/min～7000r/min轉速離心10分鐘～15分鐘，去除上清液，保留沉淀物；

(4)將離心后獲得的沉淀物室溫下超聲波分散2.5小時～3小時，然后在80℃下干燥12小時～15小時，得到石墨和鈷基金屬有機框架復合材料。

進一步的，所述乙酸鈷與有機基體間苯二甲酸的摩爾比為1:1.5～1:2.5。

進一步的，所述乙酸鈷-有機基體間苯二甲酸石墨混合料中乙酸鈷與N-N二甲基甲酰胺的摩爾比為1:2～1:4。

進一步的，所述乙酸鈷-有機基體間苯二甲酸混合物與石墨的質量比為1:3～1:20。

進一步的，超聲波分散時，超聲波頻率為240W。

一種鋰離子電池負極用石墨和鈷基金屬有機框架復合材料在鋰電池負極中的應用，其具體步驟如下：

將鋰離子電池負極用石墨和鈷基金屬有機框架復合材料與聚偏氟乙烯粘結劑混合制成膏狀，單面涂覆在銅箔表面，于60℃～90℃下真空干燥箱中干燥12小時后，制成電極。

進一步的，所述鋰離子電池負極用石墨和鈷基金屬有機框架復合材料與聚偏氟乙烯粘結劑的質量比為9:1。

進一步的，單面涂覆在銅箔表面時，涂覆厚度為0.05mm。

本發明的有益效果：