[发明专利]一种制作锂离子电池负极材料的四氧化三钴的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于制作锂离子电池负极材料的四氧化三钴及其制备方法，该四氧化三钴具有正六面体多孔结构，其制备方法通过将ZIF67粉体加入去离子水与乙醇混合溶剂中，超声及搅拌至均匀，获得ZIF67溶液；再向ZIF67溶液中加入碳酸氢铵并搅拌均匀，然后在170‑190℃下水热反应8‑24h，所得产物经固液分离，固相经洗涤干燥后得所述四氧化三钴。本发明相比现有技术具有以下优点：缓解了在锂离子电池充放电过程中的体积膨胀，提高了材料的比表面积，促进了活性材料与锂离子的充分接触，改善材料的电化学性能；电池具有较好的循环稳定稳定性以及高的循环比容量，电池性能优异；制备方法简单，所用原料廉价易得，有利于商业化应用。

技术领域

本发明设计电池材料技术领域，尤其涉及的是一种用于制作锂离子电池负极材料的四氧化三钴及其制备方法。

背景技术

最近几年，锂离子二次电池由于具有较长的循环寿命、比能量高、安全无污染、工作电压高等优点，逐渐成为受人们重视和发展最快的高能量电池。而现如今，传统商业化石墨碳负极材料理论容量仅为372mA h g^-1，难以满足快速发展的高端消费电子产品(如智能手机、可穿戴设备等)的能量需求。而过渡金属钴氧化物(CoO、Co₃O₄)理论比容量可以达到700-1000mA h g^-1，不仅具有较高的理论比容量，还具有良好的循环稳定性，因此可满足于当代人们对高能量密度电池的需求。四氧化三钴锂离子电池是以四氧化三钴为负极活性物质的二次电池，表现出优异的储锂性能，但是锂离子在嵌入和脱嵌的过程中存在电池体积膨胀，影响电池性能进一步提升。本发明是将材料制成多孔状，缓解体积膨胀，促进电解液和电极材料充分接触，改善该负极材料的电化学性能，这个材料的优越性就是用最简单的方法改善材料存在的体积膨胀和提高电化学性能，有利于商业化的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种用于制作锂离子电池负极材料的四氧化三钴及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种用于制作锂离子电池负极材料的四氧化三钴，该四氧化三钴具有正六面体多孔结构。

本发明还提供一种上述四氧化三钴的制备方法，步骤如下：

步骤一、将ZIF67粉体加入去离子水与乙醇混合溶剂中，超声及搅拌至均匀，获得ZIF67溶液；

步骤二、向步骤一获得的ZIF67溶液中加入碳酸氢铵并搅拌均匀，然后在170-190℃下水热反应8-24h，所得产物经固液分离，固相经洗涤干燥后得所述四氧化三钴。

作为对上述方案的进一步改进，所述步骤一中ZIF67、去离子水和无水乙醇的用量比为40mg：5-25mL：5-25mL。

作为对上述方案的进一步改进，所述步骤二中碳酸氢铵与ZIF67溶液的用量比为25-60mg：30mL。

作为对上述方案的进一步改进，所述步骤二中，固液分离采用离心分离的方式，所述离心分离中离心转速为6000-10000rpm，干燥的温度为40-80℃。

本发明相比现有技术具有以下优点：本发明设计合成的正六面体多孔结构的四氧化三钴，由于多孔结构缓解了在锂离子电池充放电过程中的体积膨胀，提高了材料的比表面积，促进了活性材料与锂离子的充分接触，改善材料的电化学性能；通过廉价原料碳酸氢铵腐蚀而成的多孔结构能够缓解体积膨胀，比表面积高，所得电池具有较好的循环稳定性以及高的循环比容量，电池性能优异；制备方法简单，所用原料廉价易得，有利于商业化应用。

附图说明

图1为实施例1所得正六面体多孔结构的四氧化三钴的SEM照片；

图2为实施例1所得正六面体多孔结构的四氧化三钴的TEM照片；

图3为实施例1所得正六面体多孔结构的四氧化三钴的XRD照片；