[发明专利]氟掺杂的羟基氧化镍前驱体、氟掺杂的氧化镍及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了氟掺杂的羟基氧化镍前驱体、氟掺杂的氧化镍及其制备方法和应用，涉及电池材料技术领域。氟掺杂的羟基氧化镍前驱体的制备方法通过以镍源、氟化物和沉淀剂为原料进行水热反应，使氟离子吸附于材料上，形成含有F的前驱体羟基氧化镍前驱体。该前驱体呈多层堆叠的结构，且呈六棱柱状，可以通过煅烧制备具有更高赝电容效应和导电性能的氧化镍，该氟掺杂的氧化镍倍率性能和长循环性能获得明显的提升，可以在锂离子电池中得到应用，可以制备形成氧化镍电极材料。

技术领域

本发明涉及电池材料技术领域，且特别涉及氟掺杂的羟基氧化镍前驱体、氟掺杂的氧化镍及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池(LIBs)已被公认为是便携式电子产品和汽车中最重要的储能系统，随着对电化学储能器件小型化需求的不断增加，开发高能量密度LIBs已成为一项紧迫的任务。锂离子电池的性能在很大程度上取决于电极材料的固有特性，目前传统碳质电极已经接近理论容量极限(372mAh/g)，发展空间有限。近十年来，过渡金属氧化物(TMOs)，如Fe₂O₃、Fe₃O₄、CoO、Co₃O₄、NiO、MnO₂等，因其理论比容量高、储量丰富、振实密度高而受到广泛关注。

然而，NiO的固有问题阻碍了其应用，一方面，NiO实质的体积变化导致在锂化/脱锂过程中电极的严重粉碎；另一方面，NiO具有固有的低电子传导性，导致较低的倍率性能。这些问题的存在直接导致NiO的可逆容量和循环寿命的恶化，提高NiO电极电化学性能的最直观和最常见的策略是制造纳米结构。但是，现有的NiO纳米材料存在着以下问题：在充电/放电过程中会出现颗粒接触的损失；由于团聚效应导致的导电网络损坏；直接导致电化学能量存储应用的体积能量密度方面的严重损失。

此外，碳涂层和分层异质结构也能有效提高NiO阳极的电导率，有利于提高初始库仑效率(ICE)。然而，这些策略通常是相当复杂和难以控制的扩大生产。因此，迫切需要一种简便的制备NiO电极材料的方法，能够缓解体积变化，提供高导电性并实现高比容量的储能应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氟掺杂的羟基氧化镍前驱体及其制备方法，旨在通过煅烧制备具有更高赝电容效应和导电性能的氧化镍。

本发明的另一目的在于提供一种氟掺杂的氧化镍及其制备方法，旨在提升其倍率性能和长循环性能，使氧化镍具有更高的赝电容效应。

本发明的第三目的在于提供上述氟掺杂的氧化镍的应用。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出了一种氟掺杂的羟基氧化镍前驱体，所述氟掺杂的羟基氧化镍前驱体为多层堆叠的结构，且呈六棱柱状。

本发明还提出了一种氟掺杂的羟基氧化镍前驱体的制备方法，包括镍源、氟化物和沉淀剂进行水热反应，以制备上述氟掺杂的羟基氧化镍前驱体。

本发明还提出了一种氟掺杂的氧化镍，所述氟掺杂的氧化镍为多层堆叠的结构，且呈六棱柱状。

本发明还提出了一种氟掺杂的氧化镍的制备方法，由上述氟掺杂的羟基氧化镍前驱体进行煅烧而得。

本发明还提出了一种氧化镍电极材料，其由上述氟掺杂的氧化镍制备而得。

本发明还提出了上述氟掺杂的氧化镍在锂离子电池中的应用。

本发明实施例提供一种氟掺杂的羟基氧化镍前驱体的制备方法的有益效果是：其通过以镍源、氟化物和沉淀剂为原料进行水热反应，使氟离子吸附于材料上，形成氟掺杂的羟基氧化镍前驱体。该前驱体呈多层堆叠的结构，且呈六棱柱状，可以通过煅烧制备具有更高赝电容效应和导电性能的氧化镍。