[發(fā)明專利]一種多層核殼結(jié)構(gòu)二元鈷鎳金屬氧化物包裹聚苯胺納米復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113066966B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭貞;劉金云;韓闐俐
• 申請（專利權(quán)）人: 巢湖學(xué)院
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34107
• 代理人: 任晨晨

本發(fā)明提供了一種多層核殼結(jié)構(gòu)二元鈷鎳金屬氧化物包裹聚苯胺納米復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用，以自模板、鈷鹽、鎳鹽為原料，在高純水中進行水熱反應(yīng)合成二元鈷鎳金屬氧化物碳微米球前驅(qū)體；然后通過馬弗爐在空氣氛中高溫煅燒來除去微米球中碳，在高溫退火的過程中，由于收縮力和粘附力的影響下形成形貌獨特的三層核殼Co₃O₄?NiO空心微米球，再在微米球表面通過原位生長聚苯胺納米針。空心的核殼結(jié)構(gòu)有利于電子傳輸，同時球體外表面包裹的柔性聚苯胺納米針解決了空心球體在多次充放電循環(huán)中結(jié)構(gòu)容易破碎坍塌導(dǎo)致循環(huán)性能變差的缺點，該材料應(yīng)用于鋰離子電池有著循環(huán)性能好，比能量密度高等優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池負極材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多層核殼結(jié)構(gòu)二元鈷鎳金屬氧化物包裹聚苯胺納米復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用，用于制作鋰離子電池負極。

背景技術(shù)

由于化石燃料有限，并且燃燒會帶來一系列的環(huán)境問題，太陽能、水能、核能等清潔能源作為替代能源得到了前所未有的發(fā)展。

鋰離子電池作為一種化學(xué)儲能器件，由于其能量密度大，輸出電壓高，循環(huán)性能優(yōu)良等優(yōu)點，在便攜式電子設(shè)備、電動汽車和能源儲存等領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。目前商業(yè)化鋰離子電池負極材料主要是石墨碳材料，其理論容量偏低，限制了鋰離子電池電化學(xué)性能的提高，因此設(shè)計和制備高性能鋰離子電池負極材料是滿足鋰離子電池性能增強和擴大應(yīng)用的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種多層核殼結(jié)構(gòu)二元鈷鎳金屬氧化物包裹聚苯胺納米復(fù)合材料及其制備方法，利用價格低廉原料制備得到二元鈷鎳金屬氧化物微米球，在冰浴的條件下在微米球表面包裹生長導(dǎo)電聚合物聚苯胺納米針，得到二元鈷鎳金屬氧化物/聚苯胺納米復(fù)合材料，用作鋰離子電池負極材料。其制備方法簡單，成本低廉，產(chǎn)率高。

本發(fā)明另一目的在于提供一種多層核殼結(jié)構(gòu)二元鈷鎳金屬氧化物包裹聚苯胺納米復(fù)合材料的應(yīng)用，用于鋰離子電池負極。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種多層核殼結(jié)構(gòu)二元鈷鎳金屬氧化物包裹聚苯胺納米復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

1)將自模板、鈷鹽和鎳鹽溶于水中，進行水熱反應(yīng)，得到二元鈷鎳金屬氧化物碳微米球前驅(qū)體；

2)將步驟1)中獲得的二元鈷鎳金屬氧化物碳微米球前驅(qū)體在空氣中高溫煅燒，冷卻至室溫，得到多層核殼結(jié)構(gòu)二元鈷鎳氧化物微米球；

3)將步驟2)得到的多層核殼結(jié)構(gòu)二元鈷鎳氧化物微米球在冰浴中進行聚苯胺的包裹，即可得到多層核殼結(jié)構(gòu)二元鈷鎳金屬氧化物包裹聚苯胺納米復(fù)合材料。

步驟1)中所述水為高純水；以免有其它雜質(zhì)，影響實驗結(jié)果。

步驟1)所述模板為葡萄糖或蔗糖，在水熱反應(yīng)中主要起到自模板的作用，葡萄糖或蔗糖在高溫下縮水聚合形成碳球，同時吸附金屬陽離子滲入碳球原位配位；

步驟1)所得二元鈷鎳金屬氧化物碳微米球前驅(qū)體的直徑2-5μm。

進一步地，步驟1)中，所述自模板、鈷鹽、鎳鹽的物質(zhì)的量之比為14： 10：5；按照上述用量比控制，得到微米球均勻、穩(wěn)定，得到多層核殼結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述鈷鹽為四水合乙酸鈷；鎳鹽為四水合乙酸鎳；這兩種鹽形成的多層核殼結(jié)構(gòu)層數(shù)較多，不易破碎，性能穩(wěn)定。所述鈷鹽在水中濃度0.1-0.4M。

步驟1)中，所述水熱反應(yīng)的條件為150-180℃反應(yīng)0.5-8小時；

優(yōu)選的，反應(yīng)溫度為180℃，反應(yīng)時間為8小時。

步驟1)中，反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)離心、洗滌、干燥處理。