[发明专利]一种锂离子电池柔性负极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种锂离子电池柔性负极材料的制备方法，其制备方法包括如下步骤：(1)碳布表面处理：将碳布分别在去离子水、丙酮和乙醇中超声清洗；接着，用硝酸对上述干净的碳布再进行活化；（2）Zn₂GeO₄/碳布复合材料的制备：在持续强力搅拌下，将Zn(NO₃)₂·6H₂O、GeO₂、NH₄F、CO(NH₂)₂和HNO₃溶于去离子水中，并通过NaOH溶液调节pH为8；然后，将碳布放入该均匀的溶液，并将其转移到聚四氟乙烯内衬不锈钢反应釜中加热；再冷却至室温，将产物用去离子水洗涤，再干燥；最后，在N₂气氛下热处理，获得Zn₂GeO₄/碳布复合材料。本发明的优点在于：采用GeO₂作为原材料，价格便宜，有利于规模化制备及实际应用，且通过该制备方法制备出的Zn₂GeO₄/碳布复合材料具有优异的电化学性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，特别涉及一种锂离子电池柔性负极材料及其制备方法。

背景技术

随着人们对能源需求的日益增长、化石燃料储量的降低以及环境污染的加剧，开发清洁高效的新型能源成为人们关注的热点。锂离子电池作为一种能量存储装置，以其环保、轻便、高容量、长寿命等特点被广泛应用在小型便携设备中，有望在众多领域代替传统的化石能源，应用于大型动力电池、储能电池中，从而缓解目前困扰全世界的能源与环境问题。锂离子电池的电极材料是影响其性能的关键，而目前商品化的锂离子电池已不能满足人们对电池性能的需求。因此，研究和开发新型锂离子电池负极材料具有很大的发展空间。

柔性电极与传统电极相比具有很多突出的特点，这些突出的特点使其能够满足新型柔性化学储能装置的需求。(1)能量密度高：很多柔性的电极采用碳纳米管纸、石墨烯膜等柔性的、高导电性的碳材料为集流体，这种集流体充分发挥集流体功能的同时，较之传统的金属集流体更轻；(2)柔性：柔性的电极是可以弯曲的，具有柔性的特点，使其可以满足某些特殊装置对柔性储能装备的需求；(3)抗蚀性柔性电极常采用碳材料为集流体，可以避免电解液在电池充放电的过程中对传统集流体的腐蚀。

为了满足现代社会的需求和日益突出的能源问题，研发一种低成本、环保且具有优异电化学性能的锂离子电池柔性负极材料是非常有必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种锂离子电池柔性负极材料的制备方法，进而制备出低成本、环保且具有优异电化学性能的锂离子电池柔性负极材料。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种锂离子电池柔性负极材料及其制备方法，其创新点在于：所述锂离子电池柔性负极材料为Zn₂GeO₄/碳布复合材料，其制备方法包括如下步骤：

（1）碳布表面处理：将直径为13 mm的碳布分别在去离子水、丙酮和乙醇中超声清洗2小时；接着，用硝酸对上述干净的碳布再进行活化2～6小时；

（2）Zn₂GeO₄/碳布复合材料的制备：

a、在持续强力搅拌下，以锌盐和含锗化合物为溶质，溶于去离子水中，加入一定量的尿素和氟化铵及HNO₃溶液，搅拌1小时后，并通过NaOH溶液调节pH为8；

b、将步骤（1）中处理后的碳布放入该均匀的溶液，并将其转移到聚四氟乙烯内衬不锈钢反应釜中，加热至200 ℃，并保持12~24小时；

c、冷却至室温，将产物用去离子水洗涤3次，在60 ℃的真空干燥箱中干燥；