[发明专利]导电载体自支撑花朵状Co3

说明书

导电载体自支撑花朵状Co₃V₂O₈锂离子电池负极材料及制备，属于能源材料的制备和应用领域。在该复合材料中花朵状Co₃V₂O₈均匀地生长在导电载体上。该花朵状Co₃V₂O₈是由至少一个片状Co₃V₂O₈层叠构成。该复合材料的制备方法为：步骤1：以钴盐和尿素为原料利用水热法在导电载体上原位生长至少一层氢氧化钴为前驱体；步骤2：将用导电载体自支撑氢氧化钴的前驱体模板浸没到偏钒酸盐溶液中二次水热，得到用导电载体自支撑钴钒氧化物复合材料；步骤3：将自支撑钴钒氧化物的导电载体在空气中退火处理，得到用导电载体自支撑花朵状Co₃V₂O₈复合材料。本发明方法简单可行，工艺可放大，可用于商业锂离子负极材料领域。

技术领域

本发明属于能源材料的制备和应用领域，具体涉及一种新型锂电池负极材料的制备方法，特别是用导电载体自支撑花朵状Co₃V₂O₈电极材料的制备方法。

背景技术

随着电子设备的增多和电动汽车行业的日益发展，锂离子电池由于具有比能量大、放电电压稳定、循环寿命好、工作温度范围宽、自放电率低及无记忆效应等优点而作为主要的储能装置。锂离子电池主要由正负极、电解液和隔膜组成，传统的正负极主要由集流体、活性材料、粘结剂和导电剂组成。然而，传统的电极由于添加粘结剂的原因，使得在集流体、导电组元和活性材料内部和界面之间引入了大量的电阻，限制了电子的迁移，导致传统锂离子电池能量存储性能较差。并且传统商业的锂离子电池通常采用石墨为负极材料，但其较低的理论容量(372mAh/g)限制了其进一步的应用，无法满足锂离子电池对高容量和小尺寸等的要求。

为了解决粘结剂的引入带来的问题，目前可采用自支撑纳米材料的电极结构，通过在导电载体上原位生长至少一层活性物质，活性物质之间以及活性物质与导电载体之间通过范德华力相连接，因此具有良好的机械强度和稳定性。另外导电载体可提高电极电子迁移能力。三维花朵状结构能够保证电解液在电极中的充分浸润，花朵状层状结构之间的间隙可以有效地缓解充放电过程造成的体积变化，同时可以通过控制反应条件来调节电极活性物质厚度，进而来改变电极面密度。

Co₃V₂O₈作为一种新型的锂离子电池负极材料，具有独特的晶体结构，大的振实密度，同时钴与钒之间的协同作用可以大大提高锂电池的倍率、容量和稳定性等性能，具有较大的商业应用前景。

发明内容

针对现有锂离子电池负极材料存在的问题，本发明提供了一种高导电、无粘结剂、工艺简单、成本低廉的用导电载体自支撑花朵状Co₃V₂O₈锂离子电池负极复合材料及制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种涉及锂离子电池负极自支撑在导电载体上的花朵状Co₃V₂O₈复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将所选导电载体裁剪成合适的尺寸；

步骤2：对裁剪好的导电载体进行预处理；

步骤3：称取钴盐和尿素溶解在去离子水中，配制成浓度为0.01～2mol/L 的钴盐溶液；尿素的浓度0.004-0.3g/ml；

步骤4：将导电载体浸没在步骤3的钴盐溶液中，通过水热法在导电载体上生长氢氧化钴模板，得到自支撑氢氧化钴的导电载体；