[发明专利]卤族元素O位掺杂氧化镍及其制备方法、靶材、薄膜材料及锂电池负极、锂电池和用电设备

说明书

本发明提供一种卤族元素O位掺杂氧化镍及其制备方法、靶材、薄膜材料及锂电池负极、锂电池和用电设备，涉及新材料领域。卤族元素O位掺杂氧化镍的制备方法：将镍盐、卤盐溶于酸中，加热制备成干凝胶，然后将干凝胶煅烧即可。卤族元素O位掺杂氧化镍使用所述制备方法制得。靶材，使用卤族元素O位掺杂氧化镍烧结得到。薄膜材料包括：碳纳米管薄膜以及设置在碳纳米管薄膜表面的活性物质层。锂电池负极，包括薄膜材料。锂电池，包括锂电池负极。用电设备，包括锂电池。本申请提供的卤族元素O位掺杂氧化镍，有效改善NiO的导电性能，降低内阻。薄膜材料容量高、能量密度高、倍率高。使用薄膜材料制得的锂电池，循环性能和安全性能好。

技术领域

本发明涉及新材料领域，尤其涉及一种卤族元素O位掺杂氧化镍及其制备方法、靶材、薄膜材料及锂电池负极、锂电池和用电设备。

背景技术

随着电子设备的飞速发展，人们对电池的要求也越来越高，在确保高容量、高能量密度的前提下，轻薄化也是未来锂电发展的一个必然趋势。锂离子电池NiO负极材料因其理论容量718mAh/g也远高于目前商用石墨负极材料，而且具有制备方法简单、原料来源丰富、环境友好、理论容量高以及安全性能好等优点受到研究者的广泛关注。

然而，锂离子电池NiO负极材料也存在着导电性能有待改善、内阻高的问题，这些问题也是制约其发展的主要原因。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种卤族元素O位掺杂氧化镍的制备方法，通过卤族元素阴离子掺杂，有效改善氧化镍的导电性能，降低内阻。

本发明的第二目的在于提供一种卤族元素O位掺杂氧化镍，由上述方法制得。

本发明的第三目的在于提供一种靶材，使用上述卤族元素O位掺杂氧化镍烧结得到。

本发明的第四目的在于提供一种薄膜材料，循环稳定性好，体积膨胀小、倍率高、首效高。

本发明的第五目的在于提供一种锂电池负极，包括上述薄膜材料。

本发明的第六目的在于提供一种锂电池，容量高、能量密度高，安全环保。

本发明的第七目的在于提供一种用电设备，包括所述的锂电池。

为实现以上目的，本发明特采用以下技术方案：

一种卤族元素O位掺杂氧化镍的制备方法，包括：

将镍盐、卤盐溶于酸中，加热制备成干凝胶，然后将所述干凝胶煅烧得到所述卤族元素O位掺杂氧化镍。

通过将镍盐、卤盐使用凝胶法加工处理得到干凝胶，通过煅烧，实现卤素负离子掺杂到NiO中，得到O位掺杂NiO靶材，在NiO的O位掺杂微量阴离子使其电子结构发生变化，形成对应的N型半导体或者P型半导体，有效的改善其导电性，降低内阻。

卤族元素的氧化性强，容易取代O的位置。

优选地，所述卤盐为氟盐。

F离子离子半径与氧更接近，更容易取代O的位置，形成的掺杂物结构更稳定。

更加优选地，所述氟盐为氟化锂。

离子半径与O越接近，掺杂效果越好，获得的掺杂物结构也更稳定。

优选地，所述镍盐包括碱式碳酸镍、氢氧化镍中的至少一种。

优选地，所述镍盐和所述卤盐按照Ni_ZX_yO_1-y配料，其中，y＝0.01-0.1，X为卤族元素。

优选镍盐和卤盐的类型以及两者的配比，可以进一步优化靶材的性能。

优选地，所述酸为硝酸。