[发明专利]NiO/rGO复合纳米材料及其制备方法和锂电池负极材料

说明书

本发明涉及无机纳米材料技术领域，具体涉及NiO/rGO复合纳米材料及其制备方法和锂电池负极材料，所述NiO/rGO复合纳米材料的制备方法，包括以下步骤：将镍盐、PVP在溶剂中混合均匀后，进行静电纺丝，得到含镍纳米线，对含镍纳米线进行退火，得到NiO纳米线；将NiO纳米线与聚二烯丙基二甲基氯化铵在溶剂中混合；接着加入GO悬浮液混合均匀，再与还原剂反应，得到NiO纳米线/rGO复合体系，干燥后即得到NiO/rGO复合纳米材料。本发明的NiO/rGO复合纳米材料的作为锂电池的负极材料时，具有较高的比容量和循环稳定性，其制备方法简单，成本低，能够满足商业化大生产的需求，具有良好的经济效益。

技术领域

本发明涉及无机纳米材料技术领域，具体涉及NiO/rGO复合纳米材料及其制备方法和锂电池负极材料。

背景技术

近几年，储能材料成为国内外材料科学和能源利用方面研究的热点，储能技术可解决能量供求在时间和空间上不匹配的矛盾，因而是提高能源利用率的有效手段。其中，锂电池具有比能量高、电压高、无记忆效应、循环寿命长等优异特点而被广泛应用于笔记本电脑、移动电话和其他便携式电子设备中(Tarascon et al.,Nature,2001,414,359-367；Fergus et al.,Journal ofPower Sources,2010,195,939-954)。目前商品化锂电池主要采用性能稳定的石墨作为负极材料，石墨具有结晶的层状结构，易于实现锂离子在其中的嵌入和脱嵌，并且形成层间化合物LiC₆。然而碳类负极材料因其比容量不高(372mAg h-1)和锂沉积(Shukla et al.,Curri.Sci.,2008,94,314-331；Winter et al.,Adv.Mater.,1998,10,725-763)等问题使其不能满足锂电池大功率、高容量、高安全性的要求，这使得提高锂电池能量密度和安全性变得十分窘迫。

过渡金属氧化物，如Co₃O₄，Fe₂O₃以及Mn₃O₄等(Wang et al.,ACSAppl.Mater.Interfaces,2015,7,2882-2890；Sun et al.,Nat.Commun.,2014,5,4526；Jeong et al.,Adv.Mater.,2013,25,6250-6255；Wang et al.,J.Am.Chem.Soc.,2010,132,13978-13980)，由于具有较高的理论容量而备受科研工作者的关注。如对于MnO而言，其低电势特性(1.032V vs Li/Li⁺)，低转换电压以及低电压滞后特性，使得其成为锂电池非常有潜力的负极材料(Xia et al.,ACS Nano,2013,7,7083-7092；Jiang et al.,ACSNano,2014,8,6038-6046；)。然而，当前过渡金属氧化物的低导电性使其倍率性能很差。同时，锂离子插入/脱出过程导致的结构坍塌会使得其容量大幅下降(Sen et al.,ACSAppl.Mater.Interfaces,2014,6,14311-14319.)。碳材料因具有非常好的导电性，化学稳定性、力学的灵活性而被选择作为循环兼容性材料(Zheng et al.,Nat.Commun.,2014,5,5261)。

综上，单独的过渡金属氧化物或碳材料作为锂电池负极材料使用，很难满足商用锂电池的使用要求。

发明内容

为了克服现有技术存在的问题，本发明的目的之一是提供一种NiO/rGO复合纳米材料，它作为储能材料用作锂电池的负极时，具有良好的储锂性能。

本发明的目的之二是提供一种NiO/rGO复合纳米材料的制备方法，该制备方法简单。

本发明的目的之三是提供一种锂电池负极材料，它具有良好的储锂性能。