[发明专利]一种用于锂离子电池的负极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于锂离子电池的多层中空CoNiP负极材料的制备方法，该方法为首先配置以水和乙醇为溶剂、镍盐和活性剂为溶质的溶液，再配置钴氰化钾的水溶液，将两种溶液混合，磁力搅拌并陈化至反应完全。通过离心洗涤分离获得有机框架材料Ni/Co‑PB，将其分散在乙醇中，与氢氧化钾溶液及氨水混合进行水热反应，后经离心洗涤分离，真空干燥，得到多层中空模板，在空气气氛下煅烧多层中空模板获得多层中空Ni/Co氧化物，将Ni/Co氧化物与次亚磷酸钠混合磷化煅烧，即可获得CoNiP负极材料。本发明所得材料孔洞结构丰富，多层中空结构能够在提高循环寿命的同时增加体积比容量，用于锂离子电池负极时，具有优异的储锂性能。

技术领域

本发明属于材料合成及能源技术领域，具体涉及一种锂离子电池用CoNiP材料制备方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、工作电压高、循环寿命长、无记忆性等优点，在数码、储能、电动汽车等领域得到广泛的应用，成为应用前景最为明朗的高能电池体系。

目前商业化的锂离子电池多用石墨负极材料，但石墨材料存在比容量低的缺点，其理论容量只有372mAh/g。金属氧化物负极虽然具有较高的理论容量，但是却一直存在首次库伦效率低、导电性能差和倍率性能不佳等问题困扰。因此，开发新型高性能负极材料是发展下一代高能量密度锂离子电池的关键。金属磷化物具有超高的可逆容量、不错的电子传递率和倍率性能等优点，是值得深入研究的新型锂离子电池负极材料。但是此类材料在储能过程的体积膨胀明显，导致循环寿命不佳，研究者常用构筑中空结构的方式降低膨胀效应，但中空结构常造成体积比容量下降的问题。

发明内容

针对以上问题，本发明通过多孔金属有机框架物模板的合成，设计制备了多层中空CoNiP材料作为锂离子电池负极。该方法所得产品的理化性质均匀，材料具有较大比表面积和孔隙区域，为膨胀效应提供了足够的空间，而多层结构设计能有效提高材料的体积比容量。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案包括以下步骤：

(1)配置以水和乙醇为溶剂、镍盐和活性剂为溶质的溶液，磁力搅拌0.5～3h，再配置钴氰化钾的水溶液，将两种溶液混合，磁力搅拌0.5～3h，在40～80℃陈化10～30h，用乙醇清洗沉淀物，离心分离获得有机框架材料Ni/Co-PB，将其分散在乙醇中得到悬浮液；

(2)将步骤(1)所得悬浮液与氢氧化钾溶液及氨水一同倒入水热反应釜中反应，待反应釜自然冷却后，离心清洗，真空干燥，得到多层中空模板；

(3)将步骤(2)所得多层中空模板在空气气氛中煅烧，得到多层中空Ni/Co氧化物，再将Ni/Co氧化物与次亚磷酸钠混合，在氮气气氛中磷化煅烧，用去离子水反复清洗，烘干，即可得到多层中空CoNiP负极材料。

优选地，所述步骤(1)中水和乙醇体积比为1:(0.5～3)。

优选地，所述步骤(1)中镍盐为硝酸镍、硫酸镍、乙酸镍或氯化镍，所述步骤(1)中活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、EDTA或聚乙二醇，镍盐、活性剂和钴氰化钾的质量比为1：(5～15):(2～6)。

优选地，所述步骤(2)中氢氧化钾溶液浓度为0.01～5mol/L，悬浮液、氢氧化钾溶液和氨水的体积比为1:(0.5～10)：(0.05～1)。

优选地，所述步骤(2)中，水热温度80～120℃，反应时间10～30h。

优选地，所述步骤(3)中，空气煅烧温度300～700℃，升温速率1～10℃/min，煅烧时间为1～5h。

优选地，所述步骤(3)中，氮气煅烧温度200～600℃，升温速率1～10℃/min，煅烧时间为1～5h。

优选地，所述步骤(3)中，Ni/Co氧化物与次亚磷酸钠的质量比为1：(5～20)。