[發(fā)明專利]一種鋰離子電池負(fù)極材料及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010470203.2
• 申請(qǐng)日: 2020-05-28
• 公開（公告）號(hào): CN111634962A
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭鑫;董雪;周建中;李明鈞;周翠芳;施利勇;孫偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天能帥福得能源股份有限公司
• 主分類號(hào): C01G53/04
• 分類號(hào): C01G53/04;C01B32/198;H01M4/36;H01M4/52;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 南昌合達(dá)信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 36142
• 代理人: 陳龍

本發(fā)明屬于鋰離子電池制作技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池負(fù)極材料及其制備方法，包括如下步驟：S1.配制鎳鹽溶液；S2.將生物模板脫脂棉加入至上述完全溶解后的鎳鹽溶液中，浸泡4～8h后進(jìn)行鼓風(fēng)干燥，得到脫脂棉前驅(qū)體；S3.將上述脫脂棉前驅(qū)體在空氣氣氛下進(jìn)行煅燒處理得純相氧化鎳(NiO)；S4.以上述純相氧化鎳(NiO)作為前驅(qū)體，加入至氧化石墨烯(GO)溶液中，40～75℃加熱攪拌，蒸發(fā)結(jié)晶，得到NiO/GO復(fù)合材料；S5.將上述NiO/GO復(fù)合材料進(jìn)行鼓風(fēng)干燥，得到負(fù)極材料。本發(fā)明方法制備得到的鋰離子電池負(fù)極材料具有成本低、合成方法簡單、可操作性強(qiáng)、電化學(xué)性能良好等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池制作技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池負(fù)極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，能源危機(jī)日益嚴(yán)重，能量的利用和環(huán)境保護(hù)正面臨巨大的挑戰(zhàn)，人們對(duì)高性能、輕量化和環(huán)境友好的儲(chǔ)能裝置的需求越來越強(qiáng)烈。作為最重要的能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換裝置之一，鋰離子電池(LIBs)以其具有高能量密度、長循環(huán)壽命，無記憶效應(yīng)和環(huán)境友好性等突出優(yōu)勢(shì)，在學(xué)術(shù)研究和商業(yè)應(yīng)用中引起了很大的關(guān)注。在鋰離子電池中，由于正極材料自身結(jié)構(gòu)的限制，正極材料的理論容量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于負(fù)極材料。因此，要想提高鋰離子電池的能量密度就要持續(xù)的研發(fā)具有更高理論容量的鋰離子電池負(fù)極材料。在鋰離子電池負(fù)極材料中，過渡金屬氧化物(如NiO，F(xiàn)e₂O₃，F(xiàn)e₃O₄，Co₃O₄，Mn₃O₄，SnO₂，MnO₂等)以其具有高的理論容量和體積能量密度而被作為理想的鋰離子電池負(fù)極材料。然而，這些負(fù)極材料在循環(huán)過程中，由于電子電導(dǎo)率差和大的體積變化而導(dǎo)致快速的容量衰減和較差的循環(huán)穩(wěn)定性。為了緩解過渡金屬氧化物所面臨的問題，有效的方法是合成不同形貌納米結(jié)構(gòu)的金屬氧化物和利用各種碳基材料與金屬氧化物復(fù)合來提高鋰離子電池的存儲(chǔ)能力、循環(huán)壽命和速率能力。

探索合成不同形貌的金屬氧化物時(shí)，人們運(yùn)用了靜電紡絲、水熱法、共沉淀法、熱解法等方法進(jìn)行合成，但是合成方法相對(duì)復(fù)雜。最近新型的生物模板法以其資源豐富，成本低廉，可再生，合成方法簡單，以及在生物質(zhì)的長期演化過程中具有獨(dú)特的孔結(jié)構(gòu)，受到人們的廣泛關(guān)注。并且這種孔結(jié)構(gòu)材料正逐漸被應(yīng)用在鋰離子電池的負(fù)極材料方面。利用各種碳基材料與金屬氧化物復(fù)合時(shí)，石墨烯，以其大的比表面積，獨(dú)特的機(jī)械性能和高的電子導(dǎo)電性等優(yōu)點(diǎn)，有望在很多領(lǐng)域代替?zhèn)鹘y(tǒng)的碳材料。作為石墨烯的前體，氧化石墨烯(GO)除繼承了石墨烯的優(yōu)點(diǎn)外，還具有比石墨更高的儲(chǔ)鋰容量，化學(xué)穩(wěn)定性和在水中的分散性也非常好。同時(shí)，GO的制備簡單可行，成本低于石墨烯本身，因?yàn)樗恍枰M(jìn)行還原處理。另外，GO中各種含氧基團(tuán)的存在(主要是環(huán)氧基和羥基)使GO的表面有很多固定各種活性物質(zhì)的有效活性位點(diǎn)。然而，有關(guān)將GO用作LIBs負(fù)極的材料的報(bào)道還相對(duì)較少。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鋰離子電池負(fù)極材料及其制備方法，旨在解決現(xiàn)有鋰離子電池負(fù)極材料的合成方法復(fù)雜，成本高、能量密度低、循環(huán)性能差以及環(huán)境友好性差的問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，包括如下步驟：

S1.配制鎳鹽溶液；

S2.將生物模板脫脂棉加入至上述完全溶解后的鎳鹽溶液中，浸泡4～8h后，進(jìn)行鼓風(fēng)干燥，得到脫脂棉前驅(qū)體；

S3.將上述脫脂棉前驅(qū)體在空氣氣氛下進(jìn)行煅燒處理得純相氧化鎳(NiO)；

S4.以上述純相氧化鎳(NiO)作為前驅(qū)體，加入至氧化石墨烯(GO)溶液中，40～75℃加熱攪拌，蒸發(fā)結(jié)晶，得到NiO/GO復(fù)合材料；