[发明专利]CuGeO3锂离子电池阳极材料的制备方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种锂离子电池阳极材料的制备方法，特别涉及一种CuGeO₃锂离子电池阳极材料的制备方法。

背景技术

自1859年Gaston Plante提出铅-酸电池概念以来，化学电源界一直在探索新的高比能量、循环寿命长的二次电池。1990年日本SONY公司率先研制成功并实现商品化的锂离子电池，在便携式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业等多方面展示了广阔的应用前景和潜在的巨大经济效益, 迅速成为近几年广为关注的研究热点。

开发锂离子电池的关键之一是寻找合适的阳极材料，使电池具有足够高的锂嵌入量和很好的锂脱嵌可逆性，以保证电池的高电压、大容量和长循环寿命。碳材料因具有较高的比容量已在商业锂离子电池中得到应用，并展示出良好的电化学行为，但仍然存在理论容量低的缺陷。自从P. Poizot等报道了以其他过渡金属氧化物如FeO、CoO、MoO、Cu₂O等作为锂离子二次电池阳极材料的电化学性能以来，其他过渡金属氧化物也逐渐成为研究的热点，而且这些材料表现出较高的质量比容量。然而锂离子电池能否成功应用，关键在于能可逆地嵌入脱嵌锂离子的阳极材料的制备。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种CuGeO₃锂离子电池阳极材料的制备方法，制备的CuGeO₃锂离子电池阳极材料能够实现电池的高容量充放电，并且循环寿命长。

本发明的CuGeO₃锂离子电池阳极材料的制备方法，包括以下步骤：

1）按照1：1的摩尔比称取GeO₂ 和Cu(CH₃COO)₂·H₂O溶于去离子水中，搅拌配成混合溶液；

2）将铜片插入到步骤1）得到的混合溶液中，在150~220℃下水热反应15~30小时，得到生长有CuGeO₃纳米粒子的铜片；

3）冲洗干燥步骤2）得到的生长有CuGeO₃纳米粒子的铜片，得到CuGeO₃锂离子电池阳极材料。

进一步，所述步骤2）中，先用稀盐酸清洗去除铜片表面的氧化层，再将铜片插入到步骤1）得到的混合溶液中。

进一步，所述步骤2）中，水热反应温度为180℃，反应时间为24小时。

本发明的有益效果在于：本发明利用水热反应的方法直接在铜片上生长CuGeO₃纳米粒子，CuGeO₃和铜片附着性好，而且表面形成了大量的微观孔洞，从而更加有利于锂离子的嵌入量和很好的脱嵌可逆性，因此将其作为锂离子电池阳极材料，不但可以提高电池的实际容量，而且可以大大地延长循环使用寿命；本发明制备的CuGeO₃锂离子电池阳极材料能够实现电池的长寿命、高容量，能够用于各种电子器件的理想锂离子电池。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为实施例1和实施例2制备得到的CuGeO₃锂离子电池阳极材料的XRD图； 

图2为实施例1和实施例2制备得到的CuGeO₃锂离子电池阳极材料的SEM平面及截面图；

图3为实施例1和实施例2的两个钮扣式锂离子电池的CV曲线；

图4为实施例1和实施例2的两个钮扣式锂离子电池的前三次充放电循环曲线；

图5为实施例1和实施例2的两个钮扣式锂离子电池在不同放电倍率下的容量——循环次数曲线；

图6为实施例1和实施例2的两个钮扣式锂离子电池在同一放电倍率下的容量——循环次数曲线；

图7为实施例1和实施例2的两个钮扣式锂离子电池在充放电前和充放电后的impedance曲线。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

实施例1

实施例1的CuGeO₃锂离子电池阳极材料的制备方法，包括以下步骤：

1）称取0.002 mol的GeO₂ （纯度 ≥ 99.99%）和0.002 mol的Cu(CH₃COO)₂·H₂O （纯度 ≥ 99%），溶于40 ml去离子水中，搅拌配成混合溶液；