[发明专利]一种氧化镍/立体结构石墨烯复合材料的制备方法

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种氧化镍/立体结构石墨烯复合材料应用于锂离子电池负极材料的方法。本发明是以聚合物为碳源，镍盐为催化剂，通过与造孔剂充分混合后在管式炉中进行煅烧，产物通过水洗除去剩余的造孔剂等杂质后，抽滤干燥，得到纳米镍金属颗粒/立体结构石墨烯复合材料，该材料经过水热反应以及后续的热处理制备得到氧化镍/立体结构石墨烯复合材料。本发明制备的氧化镍/立体结构石墨烯复合材料大大提高了材料的导电性和结构稳定性；具有良好的倍率性能和循环稳定性。本发明制备的氧化镍/立体结构石墨烯复合材料比表面大，产率高，工艺简单，易于实现工业大规模生产，是很好的锂离子电池负极材料。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种氧化镍/立体结构石墨烯复合材料应用于锂离子电池负极材料的方法。

背景技术

随着化石燃料消耗的不断增加，带来了一些不可避免的问题，例如环境污染，能源短缺，温室效应等。因此，发展新能源和有效的储能装置技术迫在眉睫。锂离子电池被认为是最有前景的储能系统之一，由于它具有转化效率高，能量密度高，安全等优点而被广泛应用于家用电器及便携式电子设备。目前，商业上主要采用石墨作为锂离子电池负极材料，因为石墨具有成本低，性能稳定，库伦效率高等特点。然而，石墨的理论容量只有372mAh/g而且倍率性能差。因此，为了满足当今社会不断发展的需求，我们迫切需要发展新型高性能负极材料。氧化镍比石墨具有更高的理论容量(718mAh/g)和体积能量密度，但是氧化镍导电性差，且在充放电过程中易团聚，体积膨胀严重。因此其作为锂离子电池负极材料的倍率和循环稳定性差，限制了其进一步应用。为了解决这些问题，我们通常找一种导电性高，比表面大的材料作为氧化镍的载体。石墨烯作为一种新型材料具有高导电率，高机械强度，高比表面等性能优点，因此是氧化镍的理想载体。但是通常的二维石墨烯具有易团聚，制备过程复杂，产率低等特点，限制了其一些优异性能的发挥和实际应用。

近年来，立体结构石墨烯引起了大家的注意，它不仅拥有石墨烯固有的优异性能，而且其自支撑结构解决了二维石墨烯易团聚的问题，更有利于电解液的浸润，为锂离子的扩散提供更短的路径。化学气相沉积法(CVD)是制备立体结构石墨烯的常用方法，但该方法成本高，产率低，很难工业应用，且简单的混合氧化镍和立体结构石墨烯，并不能从根本上改善氧化镍/立体结构石墨烯复合材料的性能。因此，如何大批量制备立体结构石墨烯，优化氧化镍/立体结构石墨烯的制备方法，是本领域迫切需要解决的问题。

综上所述，本领域尚缺乏一种能够大批量生产，具有高倍率性能，长循环稳定性的氧化镍/立体结构石墨烯锂离子电池负极材料的方法。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种具有高比容量，高倍率性能，长循环稳定性的氧化镍/立体结构石墨烯锂离子电池负极材料的制备方法。

本发明所提供的技术方案是：

一种锂离子电池负极材料氧化镍/三维石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)先将具有离子交换能力的聚合物进行预处理，洗涤、干燥；

(2)将预处理后的聚合物加入到0.1-2.0mol/L的镍盐溶液中，磁力搅拌0.1-12h后抽滤，除去滤液；

(3)将步骤(2)中交换有镍离子的聚合物按质量比1:1-5加入一定量的造孔剂，然后加入一定量的去离子水使造孔剂恰好溶解，搅拌混合均匀，烘干；

(4)将步骤(3)中所得物质在保护气氛下以1-10℃/min的升温速率，升温到400-1000℃，恒温1-5h；

(5)将步骤(4)中加热处理后所得物质用去离子水清洗若干次，除去多余的杂质；抽滤、烘干，即得到纳米镍金属颗粒/三维石墨烯复合材料；