[发明专利]氧化镍纳米颗粒/碳纳米头盔复合材料的制备方法及其应用

摘要

本发明涉及一种氧化镍纳米颗粒/碳纳米头盔复合材料(NiO/CNHs)的制备方法及其在锂离子电池中的应用。该复合材料的制备步骤如下：a、制备SiO₂纳米球；b、在SiO₂球上覆盖酚醛树脂涂层(RF)形成RF/SiO₂；c、用水热法在RF/SiO₂上制备Ni(OH)₂；d、将所制备的Ni(OH)₂/RF/SiO₂在Ar气氛中退火使Ni(OH)₂转化为NiO同时使RF碳化，再用NaOH溶液将SiO₂彻底腐蚀得到NiO/CNHs。作为锂离子电池的负极材料，NiO/CNHs在0.2A g^‑1电流密度下循环100圈的容量高达1768mAh g^‑1；在5A g^‑1电流密度下循环1500圈的容量为424mAh g^‑1；在10A g^‑1电流密度下的容量为453mAh g^‑1。本发明为研发综合性能优异的锂离子电池提供了新的思路。

主权项

1.一种作为锂离子电池负极的氧化镍纳米颗粒/碳纳米头盔复合材料的制备方法，包括以下步骤：a、通过改进的方法合成直径为300～400nm的SiO₂纳米球：将60～65ml的异丙醇与20～24ml超纯水和10～15ml氨水混合搅拌均匀，加入0.5～0.8ml正硅酸乙酯，室温搅拌30～60min，再滴加4～6ml正硅酸乙酯，30～40℃搅拌2～3h，将产物离心再用水和酒精清洗3～5次，70～80℃真空干燥10～12h；b、通过溶胶凝胶法在SiO₂球表面涂覆酚醛树脂得到RF/SiO₂纳米球：取0.8～1g SiO₂超声分散于65～70ml的水和25～30ml的乙醇混合液中，依次加2～2.4g十六烷基三甲基溴化铵，0.3～0.4g间苯二酚，0.1～0.2ml氨水室温搅拌20～30min，再加0.3～0.5ml甲醛溶液，30～40℃搅拌7～8h，将产物离心再用水和酒精清洗3～5次，70～80℃真空干燥10～12h；c、通过水热法制备Ni(OH)₂/RF/SiO₂纳米球：将0.8～1g RF/SiO₂纳米球，1.4～1.5g六水合硝酸镍，1.3～1.5g六次亚甲基四胺和10～15ml乙醇与20～30ml超纯水的混合物加入到具有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中，将密封的反应釜放入100～120℃电烘箱中保温10～12h，将产物通过离心收集，70～80℃真空干燥10～12h；d、将所制备的Ni(OH)₂/RF/SiO₂纳米球在管式炉Ar气氛中550～600℃条件下退火2～3h，冷却至320～350℃后再通空气降温，冷却后将产物在2～3M的氢氧化钠水溶液中60～70℃浸泡24～48h，将产物离心并用水清洗3～5次，70～80℃真空干燥10～12h。