[发明专利]一种Co3O4纳米片状材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于锂离子电池负极材料的Co₃O₄纳米片状材料及其制备方法。

技术背景

近十几年来，锂离子电池以其高性能优势己被广泛应用于移动电子终端设备领域。Co₃O₄因高比容量等优点受到一定的关注[1]。研究者们对Co₃O₄电极材料结构纳米化来改善其储锂性能，并提出特殊结构能提供更多的比表面积，提供足以锂离子很好脱嵌的通道及电解液/电极的接触面，从而促进电化学反应的进行[2]。

目前，Wan小组[3]制得了Co₃O₄微纳米结构，韩国Sun小组[4]通过柠檬酸作为络合剂超声热解喷雾法制备了微球状Co₃O₄结构材料。就目前研究报道，特殊结构具有好的电导、表面及结构特性，在缩短锂离子的脱/嵌反应路径的同时，它能提高锂离子电池的倍率特性，并且颗粒的形貌、尺寸大小对电化学性能有着深远的影响。但是，该材料在充放电过程中的粒子的团聚、结构稳定性差等问题造成了该材料的首次不可逆效率低下、循环稳定性差等缺点。为了解决这个研究开发所面临的普遍难题，而本发明正是为了解决这一问题而提供了一种Co₃O₄纳米片状材料，同时提供了一种该种材料的制备方法。我们本次发明就针对特殊形貌纳米结构电极材料的制备和研究中，重点考虑Co₃O₄材料的尺寸及纳米片状形貌对电化学行为影响，进而解决Co₃O₄材料在充放电过程中的粒子的团聚、结构稳定性差的问题。

参考文献

[1] P. Poizot, S. Laruelle, S. Grugeon, L. Dupont, J. M. Tarascon, Nature 407 (2000) 496.

[2] G. Binotto, D. Larcher, A.S. Prakash, R.H. Urbina, M.S. Hegde, J.M. Tarascon, Chem. Mater., 19 (2007) 3032.

[3] A.M. Cao, J.S. Hu, H.P. Liang, W.G Song, L.J. Wan, X.L. He, X.G. Gao, S.H. Xia, J. Phys. Chem. B 110 (2006) 15858.

[4] S.W. Oh, H.J. Bang, Y.K. Sun, J. Power Sources 173 (2007) 502.

发明内容

本发明的目的之一是提供一种晶粒尺寸均匀的Co₃O₄纳米片状材料。

本发明的目的之二是提供上述的一种晶粒尺寸均匀的Co₃O₄纳米片状材料的制备方法。

本发明的目的之三是提供上述的一种晶粒尺寸均匀的Co₃O₄纳米片状材料用于锂离子电池的负极材料的应用方法。

本发明的技术方案

一种Co₃O₄纳米片状材料的制备方法

一种Co₃O₄纳米片状材料的制备方法，该方法包括如下步骤：

（1）、将钴盐、表面活性剂、沉淀剂与水混合后搅拌30                                               60min，将整个混合溶液移入内衬聚四氟乙烯的高压反应釜中进行水热反应，控制水热反应温度为115125℃，优选为120℃，时间为17.518.5h，优选为18h,得反应液；

其中所述的钴盐为硝酸钴、乙酸钴、碳酸钴或草酸钴中的一种，优选为硝酸钴；

所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化氨(CTAB)；

所述的沉淀剂为尿素(H₂NCONH₂)；