[发明专利]泡沫镍负载的海胆状钴酸铜纳米材料的制备方法

说明书

本发明公开一种泡沫镍负载的海胆状钴酸铜纳米材料的制备方法，其以六水合硝酸钴、一水合乙酸铜、氟化铵和尿素为原料，无水乙醇和去离子水为溶剂，通过水热生长与高温煅烧的方法制备出具有海胆结构的钴酸铜纳米材料。通过本发明的方法制备的泡沫镍负载的海胆状钴酸铜纳米材料，特别是煅烧温度为约550摄氏度的条件时，获得的泡沫镍负载的海胆状钴酸铜纳米材料其海胆形状均匀且有序，表现出极好的电化学性能和良好的倍率性能。本发明的制备工艺简单，节能环保，原料廉价，耗时少，易于批量生产。所述的海胆状钴酸铜纳米材料应用于锂离子电池负极材料具有优异的电化学性能。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池负极材料，尤其涉及一种钴酸铜纳米材料的制备方法。

背景技术

目前，商业化的石墨材料容量仅有372mAh/g，难以满足时代发展的需求，因此，开发高容量、长寿命、稳定性能好的锂离子电池负极材料成为广大研究者追求的目标。在众多负极材料中，由于金属氧化物具有较高的理论比容量和较好的电子传导率受到研究者们的广泛关注。

过渡金属氧化物Co₃O₄因其具有高的理论比容量(约890mAh/g)，被视为下一代最有发展前景的锂离子电池负极材料。然而，由于钴盐成本较高以及剧毒性，因而，其发展受到了一定的限制。目前，人们通过多种方法进行了改进，其中，一种有效的方法是采用比较廉价且环保的金属元素如Cu、Mn、Ni和Fe代替Co元素，从而形成一种二元氧化物，解决Co₃O₄存在剧毒性和昂贵等问题。例如CuCo₂O₄，具有较高的理论比容量和天然无毒性，被视为下一代最有发展前景的锂离子电池负极材料。然而，CuCo₂O₄作为锂离子电池负极材料也面临着首次库伦效率低、电极粉化、体积膨胀等问题，从而导致电化学性能的降低。国内外众多报道中，人们通过设计不同形貌的CuCo₂O₄纳米材料来改善上述问题，但问题没有得到根本地解决。

英文文献《Porous CuCo₂O₄Nanotubules for Li-Ion Battery Anode》公开报道了一种纳米管状CuCo₂O₄的制备方法，该报道通过静电纺丝技术合成了CuCo₂O₄纳米材料，该材料作为锂离子电池负极材料时，最初的放电容量为约1200mAh/g，经过50次循环后，容量仅有约700mAh/g，因而其性能需要进一步提高。

英文文献《Hierarchically Porous CuCo₂O₄Microflowers：a Superior AnodeMaterial for Li-ion Batteries and a Stable Cathode Electrocatalyst for Li-O2Batteries》公开报道了一种介孔纳米花状的CuCo₂O₄制备方法，该报道通过水热反应合成了CuCo₂O₄纳米材料，该材料作为锂离子电池负极材料，电流密度为100mA/g循环100次后，容量仅有约800mAh/g，因而其性能需要进一步提高。

英文文献《Effect of Initial Reactants and Reaction Temperature onMolten Salt Synthesis of CuCo₂O₄and Its Sustainable Energy Storage Properties》公开报道了一种纳米薄片的CuCo₂O₄制备方法，该材料作为锂离子电池负极材料，循环100次时，容量仅有约800mAh/g，主要原因为该材料的结构不稳定，容易造成颗粒聚集，薄片不均一，大小和厚度有很大的差异，导致不好的电化学性能，因此其形貌的均一化需要进一步改进。