[发明专利]一种碳/钴/石墨烯复合纳米纤维负极材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种碳/钴/石墨烯复合纳米纤维负极材料的制备方法，属于纳米材料和化学电源技术领域。本发明以聚丙烯腈，氯化钴，石墨烯和N，N-二甲基甲酰胺为原料。先利用静电纺制备前驱体PAN/CoCl₂/石墨烯复合纳米纤维膜，然后将所得到的复合纳米纤维膜放在高温管式炉中碳化，得到碳/钴/石墨烯复合纳米纤维负极材料。本发明制备的材料可直接用于锂离子电池，不需要任何添加剂，有效减少了电池生产步骤，提高了电池的能量密度。本发明制备的碳/钴/石墨烯复合纳米纤维负极材料具有优异的电化学性质，循环性能好，同时具有良好的高倍率特性，因此其作为新一代锂离子电池负极材料将有广阔的发展前途和应用前景。

主权项

一种碳/钴/石墨烯复合纳米纤维负极材料的制备方法，其特征在于通过如下具体步骤制得：(1)称取一定量的PAN溶解于DMF中，配制质量分数为8～15％的溶液，放入搅拌子，调节适当的转速，室温下搅拌12～24小时至均匀，静置除泡；(2)称取一定量的氯化钴和石墨烯加入上述(1)溶液中，同样放入搅拌子，调节适当转速，室温下搅拌8～10小时至形成均匀溶液；(3)将步骤(2)中的溶液超声震荡1～3个小时至均匀；(4)将步骤(3)中的溶液在静电纺丝装置中进行纺丝，得到PAN/CoCl₂/石墨烯复合纳米纤维膜，纺丝电压为10～20kV，接收距离为10～20cm，纺丝速度为0.2～2mL/h；(5)将步骤(4)中得到的复合纳米纤维膜放入管式炉中，在空气氛中以升温速率为1～1O℃/min从室温升温至200～300℃，保持温度2～5h。之后在氮气或氩气保护气氛下升温至600～1000℃进行碳化，升温速率为1～10℃/min，保温2～5h后降温至室温，得到碳/钴/石墨烯复合纳米纤维；(6)步骤(5)所得碳/钴/石墨烯复合纳米纤维直接作为负极材料用于锂离子电池中。