[发明专利]一种高性能锂离子电池负极Co(OH)2与Co3O4复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高性能锂离子电池负极Co(OH)₂与Co₃O₄复合材料的制备方法，属于电化学能源材料技术领域。 

背景技术

锂离子电池由于具有高的比能量、无记忆效应、安全性能好等优点，广泛应用于手机、电脑、数码相机等便携式电子设备中。此外锂离子电池作为高功率动力电源，已被应用于混合动力汽车(HEV)和纯电动汽车(EV)等领域。目前商业化锂离子电池负极大都采用碳负极材料，但是碳存在着固有的缺陷，锂的存储容量相对低。纳米材料的形貌和结构对材料的性能有重要影响，不同的形貌结构如纳米线、纳米管、纳米棒、纳米花等应运而生。Co(OH)₂由于具有高的比容量，是有发展前景的锂离子电池负极材料。Co(OH)₂纳米片易于形成层状结构，这有利于锂离子的传输以及电解液与电极材料的充分接触。尽管有文献报道，利用水热法和快速沉淀法都合成了Co(OH)₂纳米片，纯相Co(OH)₂作为锂离子电池负极材料并没有表现出良好的循环性能。这是由于纳米片层在循环过程中结构不稳定，容易产生堆叠，影响电极材料与电解液的浸润。 

发明内容

本发明的目的在于克服纳米片之间的堆叠，电极材料与电解液接触不充分等缺点，提供了一种Co(OH)₂与Co₃O₄复合结构。Co₃O₄纳米颗粒嵌入在片层Co(OH)₂上，有效抑制了层与层的堆叠，提高了电解液与电极材料的浸润性，作为锂离子电池负极材料，表现出较好的电化学性能。 

其技术方案是：一种高性能锂离子电池负极Co(OH)₂与Co₃O₄复合材料的制备方法，具体步骤如下： 

A)称取一定量Co(NO₃)₂·6H₂O溶于40mL去离子水中，向溶液中滴加1mL浓氨水； 

B)将步骤A中的沉淀物离心洗涤后溶于甲醇和水的混合液中； 

C)将步骤B中的混合溶液转移至反应釜中，进行水热反应，自然冷却至室温，沉淀物离心洗涤，干燥后即得到Co(OH)₂与Co₃O₄复合材料。 

上述的甲醇与水的体积比为1∶1。 

上述的水热温度为120～200℃。 

上述的水热时间为12～84小时。 

其技术效果为：本发明采用水热合成法，快速合成形貌可控的Co(OH)₂与Co₃O₄复合结构，Co₃O₄纳米颗粒嵌入在片层Co(OH)₂上，有效抑制了层与层的堆叠，提高了电解液与电极材料的浸润性，作为锂离子电池负极材料，表现出较好的电化学性能。 

附图说明

图1为本发明实施例一制备的Co(OH)₂前驱体SEM图； 

图2为本发明实施例二制备的Co(OH)₂与Co₃O₄复合材料SEM图； 

图3为本发明实施例二制备的Co(OH)₂与Co₃O₄复合材料首次充放电曲线图。 

图4为本发明实施例三制备的Co(OH)₂与Co₃O₄复合材料循环性能曲线图。 

图5为本发明实施例四制备的Co(OH)₂与Co₃O₄复合材料首次充放电曲线图。 

图6为本发明实施例四制备的Co(OH)₂与Co₃O₄复合材料循环性能曲线图。 

图7为本发明实施例四制备的Co(OH)₂与Co₃O₄复合材料在不同电流密度下的倍率性能图。 

图8为本发明实施例五制备的Co(OH)₂与Co₃O₄复合材料首次充放电曲线图。