[发明专利]泡沫铜氧化物基的锂离子电池负极材料的制备方法

说明书

一种泡沫铜氧化物基的锂离子电池负极材料的制备方法，包括过硫酸铵及氢氧化钠溶液为原料，以泡沫铜为底层，将过硫酸铵溶液和氢氧化钠溶液混合为混合溶液，然后将泡沫铜置于混合溶液中浸泡相应时间，取出水洗若干次烘干为烘干泡沫铜；将烘干泡沫铜放入惰性气氛中，在一定温度下进行煅烧1‑3小时，获得生长氧化铜纳米棒的泡沫铜；之后，将制备的生长氧化铜纳米棒的泡沫铜置于正硅酸四丁酯溶液中，再加入氨水，于60‑80℃水浴加热1‑3小时，取出水洗烘干，即为泡沫铜氧化物基的锂离子电池负极材料。本发明易于大规模生产，而且所需原料价格便宜，具有很大的成本优势，其作为锂离子电池负极具有较高的充放电比容量和良好的循环稳定性。

技术领域：

本发明涉及锂电池材料制备的技术领域，具体涉及一种泡沫铜氧化物基的锂离子电池负极材料的制备方法。

背景技术：

锂离子电池具有电压高、比能量高、循环使用次数多、存储时间长，对环境无污染等优点，已经广泛应用于便携式电子设备上如移动电话、数码摄像机和手提电脑和电动汽车、电动自行车以及电动工具等大中型电动设备方面，因此人们对锂离子电池的能量密度要求越来越高，商业化的石墨负极已经远远不能满足锂离子高能量密度的需求，而氧化铜具有很高的理论容量、无毒成本低而且储量丰富等优点，被视为一种极具前景的储锂材料。但是，一方面传统电极在制备过程中会添加很多高分子聚合物作为粘结剂，而这些高分子聚合物导电性特别差，从而使整个电极的导电性能降低，另一方面加入的高分子有机聚合物和导电炭黑减小了整个电极的体积能量密度，从而影响大倍率性能和实际中的使用。

如有中国专利申请，同样公开有以泡沫铜、铁及镍为原料，通过氧化反应原位生成氧化物，然后以此作为锂离子电池负极，这一方面使用的金属原料品类过多，产生的金属氧化物对电极性能影响较大，如导电性能不足，同时多种的金属氧化物的结合难以吸附于泡沫铜棒基体上易脱落，使得活性物的性能降低利用率下降，这样作为锂离子电池负极材料时的电极容量与循环性也降低。

因此，如何来提供一种兼具高容量及具有良好的循环稳定性的铜氧化物基的锂离子电池负极材料及其制备方法，其生产制备成本低，制备工艺简单，对环境友好的锂离子电池负极材料的制备方法。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种泡沫铜氧化物基的锂离子电池负极材料的制备方法。包括过硫酸铵及氢氧化钠溶液为原料，以泡沫铜基底层，本发明采用简单的碱刻蚀和后期的包覆，合成了一种无定型二氧化硅包覆的CuO纳米棒自支持生长在泡沫铜基底上，CuO具有很高的理论容量，简化电极的制备过程，易于大规模生产，而且所需原料价格便宜，具有很大的成本优势，其作为锂离子电池负极具有较高的充放电比容量和良好的循环稳定性。

本发明公开一种铜氧化物基的锂离子电池负极材料的制备方法，包括过硫酸铵及氢氧化钠溶液为原料，以泡沫铜为底层，其首先将过硫酸铵溶液和氢氧化钠溶液混合为混合溶液，然后将泡沫铜置于混合溶液中浸泡相应时间，取出水洗若干次烘干为烘干泡沫铜；将烘干泡沫铜放入惰性气氛中，在一定温度下进行煅烧1-3小时，获得生长氧化铜纳米棒的泡沫铜；之后，将制备的生长氧化铜纳米棒的泡沫铜置于正硅酸四丁酯溶液中，再加入氨水，于60-80℃水浴加热1-3小时，取出水洗烘干，即为铜氧化物基的锂离子电池负极材料。

所述的一种泡沫铜氧化物基的锂离子电池负极材料的制备方法，其包括如下具体步骤为：

（1）制过硫酸铵及氢氧化钠溶液，称取过硫酸铵及氢氧化钠固体并分别溶于去离子水溶液中，搅拌3-8分钟，制得硫酸铵及氢氧化钠溶液；

（2）制硫酸铵和氢氧化钠的混合溶液，将（1）步制备得制得硫酸铵及氢氧化钠溶液混合，搅拌3-8分钟，即硫酸铵和氢氧化钠的混合溶液；

（3）将泡沫铜置于步骤(2)的混合溶液中，常温下浸泡15-30min，制备得 Cu(OH)₂纳米棒；