[发明专利]CuGeO3/C复合物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/C复合物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/C复合物锂离子电池阳极材料的制备方法，制备的CuGeO₃/C复合物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/C复合物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的摩尔比称取葡萄糖和CuSO₄·5H₂O溶于去离子水中，搅拌配成混合溶液；

2）往步骤1）配成的混合溶液中加入十六烷基三甲基溴化铵，并搅拌混合；

3）将铜片插入到步骤2）得到的混合溶液中，在150~200℃下水热反应20~40小时；

4）称取GeO₂溶于去离子水中，搅拌配成GeO₂溶液，GeO₂溶液中GeO₂的摩尔浓度与步骤1）配成的混合溶液中CuSO₄的摩尔浓度相同；

5）将步骤3）反应完成后的铜片取出冲洗后插入GeO₂溶液中，在180~220℃下水热反应5~10小时，得到生长有CuGeO₃/C复合物的铜片；

6）冲洗干燥步骤5）得到的生长有CuGeO₃/C复合物的铜片，得到CuGeO₃/C复合物锂离子电池阳极材料。

进一步，所述步骤3）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2）得到的混合溶液中。

进一步，所述步骤3）中，水热反应温度为160℃，反应时间为30小时；所述步骤5）中，水热反应温度为200℃，反应时间为6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/C复合物，CuGeO₃/C复合物可以形成大量的花枝状结构，从而使其具有良好传输锂离子的独特物理性质，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/C复合物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制备得到的CuGeO₃/C复合物锂离子电池阳极材料和比较例1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制备得到的CuGeO₃/C复合物锂离子电池阳极材料和比较例1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和比较例1的两个钮扣式锂离子电池的CV曲线；

图4为实施例1和比较例1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和比较例1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；