[发明专利]一种用于锂钴电池阳极材料的水溶胶结构的制备方法

说明书

本发明涉及一种用于锂钴电池阳极材料的水溶胶结构的制备方法，包括以下步骤：取片状氧化石墨烯，加入PBS溶剂，得到分散均匀的GO溶液，称取碳酸锂粉末，加入稀硫酸中，然后向混合液体缓慢加入硫酸钴晶体粉末，超声搅拌直至粉末全部溶解，即获得锂‑钴混合溶液，取锂‑钴混合溶液加入反应釜中，微波反应15h～20h，即获得超细钴酸锂粉体，将超细钴酸锂粉体加入到GO溶液，超声打散，在保护气下进行水热反应10～24h，反应完成后得到锂/钴‑石墨烯水溶胶。有益效果：锂/钴‑石墨烯水溶胶材料表现出超级好的电化学性能；独特外形以及与石墨烯的交错结构，缩短了锂离子扩散的距离，避免了锂化反应/去锂化反应过程中体积膨胀造成的普遍问题。

技术领域

本发明涉及锂电池电极材料制备领域，具体涉及一种用于锂钴电池阳极材料的水溶胶结构的制备方法。

背景技术

进入21世纪以来，能源危机与环境问题已成为全人类必须面对的两大严峻挑战。在能源方面，长期以来其供应主要依靠化石燃料，过度的消耗对我们杜会的生态环境和和经济发展都产生了诸多的问题，如雾霾问题与温室效应。因此，世界各国在努力改变这种严峻的局面，全球的科技工作者也在积极开展新型能源研究与开发。一方面，用可再生能源发电替代传统的燃料发电，如风能、太阳能，但是这些可再生的新能源具有明显的间歇性，因此要开发可再生能源提供持续的电能就需要配备合适的能源贮备装置，二次电池应运而生并得到迅速的发展，目前二次电池主要有铅酸电池，镍氢电池，镍镉电池和锂离子电池。

锂离子电池具有电压高、容量大、无记忆效应和寿命长等优点，可广泛应用于移动电话、数码相机、笔记本电脑等数码产品和电动车、混合电动车等动力工具。然而，目前的锂离子电池正极材料还不能很好的满足对锂离子电池的高要求，容量性能和循环性能是评价电池正极材料好坏的关键指标，在目前的研究中，这两个指标往往难以同时满足，因此寻找同时满足高容量和好的循环性能的锂离子电池正极材料成为各研究者的主要目标。寻找合适的锂离子电池正极材料，必须从以下几个方面去出发:(1)该材料具有层状或者隧道结构，便于锂离子的脱嵌，并在脱嵌过程中主体结构能够保持稳定，保证电池的循环稳定性；(2)能允许较多的锂离子脱嵌，从而获得较大的容量；(3)锂离子在其结构脱嵌时，具有较好的扩散系数和电导率，因而使得具有较好的倍率性能；(4)该材料对锂具有比较高的电压，因而获得大的电池输出电压；(5)在电池充放电的整个电压范围内，该材料具有很好的化学稳定性，并且能与电解液有很好的相容性；(6)该材料的原材料成本要求比较低，来源广泛，易于合成，无污染。传统的材料都难以同时满足以上正极材料的要求，因此必须对他们进行适当的改性来改善其电化学性能。

发明内容

为克服所述不足，本发明的目的在于提供一种用于锂钴电池阳极材料的水溶胶结构的制备方法。使用该方法获得的阳极材料缩短了锂离子扩散的距离，也避免了锂化反应/去锂化反应过程中体积膨胀造成的普遍问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于锂钴电池阳极材料的水溶胶结构的制备方法，包括以下步骤:

步骤一：取2mg～10mg片状氧化石墨烯，加入100mL～200mL的PBS溶剂(磷酸缓冲盐溶液)，60℃～80℃水浴加热，进行超声分散1h～5h，得到分散均匀的GO溶液。

具体地，所述片状氧化石墨烯采用改性Hummer法制备而成。

步骤二：称取4mg～10mg碳酸锂粉末，加入100mL～200mL质量分数为2％的稀硫酸中，超声分散，直至粉末全部溶解，然后向混合液体中缓慢加入4mg～10mg硫酸钴晶体粉末(CoSO₄·7H₂O)，超声搅拌直至粉末全部溶解，即获得锂-钴混合溶液。

步骤三：取步骤二中得到的锂-钴混合溶液100mL～200mL，加入聚四氟乙烯的反应釜中，在2MPa～3MPa的压力，150℃～200℃的氩气的保护气氛中，微波反应15h～20h，收集沉淀的颗粒物，即获得超细钴酸锂粉体。