[发明专利]钴基锂离子电池负极材料制备方法

说明书

本发明公开了一种钴基锂离子电池负极材料制备方法，包括步骤：制作功能化碳纳米管；制备碳纳米管连接沙琪玛状Co₃O₄。本发明提供的钴基锂离子电池负极材料制备方法，通过简单的高压水热法制备高首次库伦效率的碳纳米管内嵌连接的沙琪玛状Co₃O₄复合负极材料，制备方法简单，制备所得的碳纳米管内嵌连接的沙琪玛状Co₃O₄复合负极材料具有高首次库伦效率，有效地提高了倍率性能。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及钴基锂离子电池负极材料制备方法。

背景技术

首次库伦效率是评价锂离子电池负极材料性能的重要指标之一，首次库伦效率过低会减少锂离子电池的能量密度，消耗过多的锂，增加电池成本。在相关技术中，使用过渡金属氧化物作为锂离子电池负极材料，虽然过渡金属氧化物具有远高于石墨材料的容量，且价格低廉、对环境无污染、具有更高的安全性，但是其首次库伦效率一般只能达到60%至70%，过低的首次库伦效率极大地限制了其商业化应用。

过渡金属氧化物作为锂离子电池负极材料具有理论比容量高，资源丰富、制备简单等优点，是一种在动力锂离子电池领域具有应用前景的负极材料。在过渡金属氧化物第一次放电过程中，由于电解液在电极材料表面分解与锂反应生成SEI膜，此过程不可逆。所以，一般来说，电极材料比表面积越大，生成SEI膜范围越广，耗锂越多，首次库仑效率越低。

因此，现有技术使用过渡金属氧化物作为锂离子电池负极材料存在的首次库仑效率低，是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明提出的钴基锂离子电池负极材料制备方法，旨在解决现有技术使用过渡金属氧化物作为锂离子电池负极材料存在的首次库仑效率低的技术问题。

本发明提供一种钴基锂离子电池负极材料制备方法，包括以下步骤：

制作功能化碳纳米管：将未经处理的碳纳米管分散在酸、去离子水中的任意一种或多种中，使用超声波均化器分散10~30分钟；将分散好的碳纳米管在20~200℃下加入明矾，剧烈搅拌冷凝回流的同时进行微波处理，反应1~5h；反应完成后冷却至室温，离心洗涤、干燥，研磨，得到功能化碳纳米管；

制备碳纳米管连接沙琪玛状Co₃O₄：将钴盐在去离子水与乙醇的混合液体中搅拌溶解，再加入功能化后的碳纳米管，再边搅拌边加入聚乙烯吡咯烷酮，形成混合溶液；将分散均匀后的混合溶液倒入高压反应釜中，在干燥箱150~200℃的温度下反应5~10h；反应完成后洗涤、过滤、干燥，得到碳纳米管连接沙琪玛状Co₃O₄复合材料。

进一步地，制作功能化碳纳米管的步骤中：

酸为浓硫酸、浓硝酸、浓盐酸中的一种或多种，酸的体积为10~1000mL；分散的未经处理的碳纳米管的质量为100-500mg。

进一步地，制备碳纳米管连接沙琪玛状Co₃O₄的步骤中：

钴盐为氯化钴、硫酸钴、硝酸钴中的任意一种或多种，钴盐的质量为500~2000mg。

进一步地，制备碳纳米管连接沙琪玛状Co₃O₄的步骤中：

加入功能化后的碳纳米管的质量为1~50mg；加入聚乙烯吡咯烷酮的质量为0.1~10g。

进一步地，制备碳纳米管连接沙琪玛状Co₃O₄的步骤中：

混合液体中的去离子水与乙醇的比例为1:1~1:5。

本发明所取得的有益效果为：