[发明专利]一种高度分散的NiCo2

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，且公开了一种高度分散的NiCo₂O₄‑多孔碳的锂离子电池负极材料，海胆状纳米NiCo₂O₄微球具有独特的海胆状的空心结构，比表面积巨大，脱锂和嵌锂的活性位点十分丰富，高度分散和均匀分布在多孔碳的基体中，减少了团聚现象，还原大量的锂离子脱嵌的活性位点，并且多孔碳层可以起到支撑的作用，保护NiCo₂O₄微球的空心海胆状形貌不塌陷，减小负极材料的容量衰减，提高循环稳定性，含氮丰富的交联壳聚糖微球碳化得到的是氮掺杂多孔碳，氮掺杂可以通过多孔碳材料的导电性和吸附位点，提高负极材料的电子电导率和锂离子扩散系数，具有更高的比容量和优异的电化学循环稳定性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体为一种高度分散的NiCo₂O₄-多孔 碳的锂离子电池负极材料及其制法。

背景技术

锂离子电池是一种可充电的绿色电池，具有能量密度高、充放电快速、 循环性能稳定等优点，广泛应用在储能电源系统中，锂离子电池中的正极材 料和负极材料对锂离子电池的能量密度和循环性能等性能影响很大，目前的 锂离子电池负极材料主要有合金类负极材料、碳负极材料、硅负极材料、过 渡金属氧化物电极材料。

过渡金属氧化物电极材料，如MnO₂、Co₃O₄、NiCo₂O₄、SnO₂等具有良 好的脱锂和嵌锂活性位点，理论比容量很高，并且来源丰富，成本低廉，是 一种研究和应用广泛的锂离子电池负极材料，但是NiCo₂O₄等负极材料普遍 存在导电性低，循环稳定性差的问题，在脱锂和嵌锂过程中，容易发生团聚 膨胀导致电极活性组分粉化和脱落，严重影响了负极材料的实际比容量和循 环稳定性，多孔碳材料具有丰富的介孔结构和超高的比表面积，电化学性能优异，在锂离子电池、超级电容器等电极材料中应用广泛，将NiCo₂O₄与多 孔碳材料结合，是改善NiCo₂O₄负极材料电化学性能的有效策略，但是仅仅 通过简单的物理共混的方式将两者复合，会导致纳米NiCo₂O₄在多孔碳基团 中分散不均匀，容易形成团聚，导致脱锂和嵌锂活性位点减少等问题。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高度分散的NiCo₂O₄-多孔碳的 锂离子电池负极材料及其制法，解决了NiCo₂O₄负极材料的实际比容量不高， 电化学循环稳定性较差的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高度分散的NiCo₂O₄- 多孔碳的锂离子电池负极材料，所述高度分散的NiCo₂O₄-多孔碳的锂离子电 池负极材料制备方法如下所示：

(1)向反应瓶中加入蒸馏水和乙二醇混合溶剂、硝酸钴、硝酸镍、尿素 和油酸，搅拌溶解后将溶液转移进反应釜中，加热至110-130℃，反应5-8h， 再升温至180-200℃，反应10-20h，离心分离除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇 洗涤并干燥，制备得到油酸修饰空心海胆状纳米NiCo₂O₄微球。

(2)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂和油酸修饰空心海胆状NiCo₂O₄纳米微 球，超声分散均匀后加入高锰酸钾，置于超声反应装置中，进行进行超声反 应5-10h，离心分离除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤并干燥，制备得到羧基 化NiCo₂O₄纳米微球。