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[發明專利]一種鋰離子電池負極材料及其制備方法和應用有效

專利信息
申請號: 201910754186.2 申請日: 2019-08-15
公開(公告)號: CN110600692B 公開(公告)日: 2021-07-20
發明(設計)人: 林曉明;林佳;陳躍穎;蔡躍鵬 申請(專利權)人: 華南師范大學
主分類號: H01M4/36 分類號: H01M4/36;H01M4/42;H01M4/525;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/0525
代理公司: 廣州駿思知識產權代理有限公司 44425 代理人: 吳靜芝
地址: 510006 廣東省廣州市番禺*** 國省代碼: 廣東;44
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摘要:
搜索關鍵詞: 一種 鋰離子電池 負極 材料 及其 制備 方法 應用
【權利要求書】:

1.一種鋰離子電池負極材料,其特征在于:Zn-Co-ZIF、銅離子、碳納米管和泡沫銅復合而成,所述Zn-Co-ZIF與碳納米管復合形成Zn-Co-ZIF@CNTs,所述Zn-Co-ZIF@CNTs與所述銅離子進行離子交換形成Zn-Co-Cu-ZIF@CNTs,所述Zn-Co-Cu-ZIF@CNTs原位生長在所述泡沫銅上形成前驅體Zn-Co-Cu-ZIF@CNTs/CF,將所述前驅體Zn-Co-Cu-ZIF@CNTs/CF在氮氣氣氛中煅燒獲得所述鋰離子電池負極材料Cu0.39Zn0.14Co2.47O4-CuO@CNTs/CF。

2.一種鋰離子電池負極材料的制備方法,其特征在于:包括以下步驟:

S1、制備Zn-Co-ZIF@CNTs:將氫氧化鈉溶液滴入至2-甲基咪唑溶液中,加入十六烷基三甲基溴化銨和十二烷基硫酸鈉后超聲處理形成溶液A;將Co(NO3)2溶液、Zn(NO3)2溶液和碳納米管混合超聲處理形成溶液B;將所述溶液B快速倒入溶液A中,并通過微波輔助法反應,再通過離心、洗滌、干燥獲得Zn-Co-ZIF@CNTs;

S2、制備Zn-Co-Cu-ZIF@CNTs:將步驟S1所得的Zn-Co-ZIF@CNTs粉末加入至Cu(CH3COO)2溶液進行離子交換反應,再通過離心、洗滌、干燥獲得Zn-Co-Cu-ZIF@CNTs;

S3、制備Zn-Co-Cu-ZIF@CNTs/CF:將步驟S2所得的Zn-Co-Cu-ZIF@CNTs分散在甲醇溶液中,加入預處理的泡沫銅進行溶劑熱沉積反應,再通過離心、洗滌、干燥獲得前驅體Zn-Co-Cu-ZIF@CNTs/CF;

S4、制備Cu0.39Zn0.14Co2.47O4-CuO@CNTs/CF:將步驟S3所得的前驅體Zn-Co-Cu-ZIF@CNTs/CF放入管式爐中,在保護氣氛中煅燒,獲得Cu0.39Zn0.14Co2.47O4-CuO@CNTs/CF。

3.根據權利要求2所述的鋰離子電池負極材料的制備方法,其特征在于:步驟S1中,所述微波輔助法的反應條件為:溫度45-55℃,反應時間3-7min。

4.根據權利要求2所述的鋰離子電池負極材料的制備方法,其特征在于:步驟S2中,所述離子交換反應的條件為:室溫下攪拌反應20-28h。

5.根據權利要求2所述的鋰離子電池負極材料的制備方法,其特征在于:步驟S3中,所述泡沫銅的預處理步驟為:將泡沫銅切成直徑為12mm的圓片,再分別浸入丙酮、鹽酸和去離子水中進行超聲處理,干燥備用。

6.根據權利要求2所述的鋰離子電池負極材料的制備方法,其特征在于:步驟S3中,所述溶劑熱沉積反應的反應時間為10-20h。

7.根據權利要求2所述的鋰離子電池負極材料的制備方法,其特征在于:步驟S4中,所述保護氣氛為氮氣;煅燒溫度為550-650℃,其中,升溫速率為2℃min-1;煅燒時間為1-3h。

8.根據權利要求2所述的鋰離子電池負極材料的制備方法,其特征在于:步驟S1、S2、S3中,離心的條件為7000rpm轉速下離心5min。

9.一種鋰離子電池,其特征在于:包括工作電極、隔膜、電解液和鋰片,所述工作電極通過權利要求2-8任一項所述的制備方法制得,所述隔膜為Celgard2400膜,所述電解液為LiPF6

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