[发明专利]石墨烯-锡酸钴-四氧化三钴复合负极材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种石墨烯-锡酸钴-四氧化三钴复合负极材料的制备方法，包括如下步骤：（1）制备四氧化三钴/石墨烯复合材料；（2）将硝酸锡、氢氧化钴和去离子水混合，将表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵CTAB、乙二醇和去离子水混合，得到混合溶液，在混合溶液中，加入上述四氧化三钴/石墨烯复合材料悬浊液，搅拌均匀，采用去离子水和无水乙醇离心洗涤沉淀物，然后将沉淀物转移至不锈钢反应釜中保温，得到干燥的前驱体，将前驱体烧结小时，得到产品。本发明制备的锂离子电池将比容量较高锡酸钴材料和氧化钴材料与导电性好、结构稳定的石墨烯材料结合在一起，使得其兼具高容量和高导电性、高循环稳定性的特点。

主权项

一种石墨烯‑锡酸钴‑四氧化三钴复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）制备四氧化三钴/石墨烯复合材料将硝酸钴溶于去离子水中，搅拌溶液至澄清，其浓度范围为0.02‑0.03mol/L；将表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮加入到装有上述溶液的烧瓶中，室温下搅拌，超声20‑40min，使之完全溶解并与钴盐均匀混合，其中钴盐与表面活性剂的重量比为1:3‑1:5； 取一定量的尿素溶于去离子水中，搅拌溶液至澄清，其浓度范围为0.1‑0.2mol/L； 将尿素溶液缓慢滴加到硝酸钴溶液中，其中尿素的加入量为硝酸钴的质量的40‑50wt%，超声混合均匀后置于85‑90℃水浴中恒温4‑6h，缓慢滴加氧化石墨烯溶液，其中氧化石墨烯的滴加量应保证四氧化三钴/石墨烯中的四氧化三钴的质量占到70‑85wt%，混合均匀后，加入摩尔量为氧化石墨烯的摩尔量的3‑6倍的还原剂水合肼，升温到100℃后继续恒温5‑6h，冷却至室温； 将上述混合物分别用去离子水、乙二醇交替洗涤后烘干；将干燥后的上述材料置于管式炉中，在N2保护下，700‑750℃下热处理3‑5h，冷却后再置于马弗炉高温处理，烧结温度为400‑450℃，烧结时间为2‑4h，即得到四氧化三钴/石墨烯复合材料；（2）制备石墨烯‑锡酸钴‑四氧化三钴复合负极材料将硝酸锡、氢氧化钴和去离子水按摩尔比1:3:2‑3混合，得到溶液1，将表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵CTAB、乙二醇和去离子水按摩尔比1:60‑70:40‑50混合，得到溶液2，在磁力搅拌下，将溶液1缓滴加到溶液2中，使之溶解后得到混合溶液，其中溶液1和溶液2的体积比为1:1‑2； 在混合溶液中，加入0.05‑0.15mol/L的上述四氧化三钴/石墨烯复合材料悬浊液，继续搅拌，直至混合均匀，得到含四氧化三钴/石墨烯复合材料的混合溶液，其中四氧化三钴/石墨烯复合材料的加入体积占含四氧化三钴/石墨烯复合材料的混合溶液体积百分比为25‑30%； 将含四氧化三钴/石墨烯复合材料的混合溶液在190‑210℃下保温15‑20小时，采用去离子水和无水乙醇离心洗涤沉淀物，然后将沉淀物转移至不锈钢反应釜中在200‑250℃下保温6‑10小时，得到干燥的前驱体，将干燥后的前驱体在氮气保护下于管式炉中800‑850℃烧结4‑6小时，得到产品。