[发明专利]一种锂离子电池负极材料GeOx/CNTs的制备方法

说明书

一种锂离子电池负极材料GeO_x/CNTs的制备方法，包括以下步骤：（1）将二氧化锗粉末与去离子水混合均匀；（2）在不断搅拌下，滴加浓氨水溶液；（3）加入分散好的碳纳米管，混合均匀；（4）将硼氢化钠溶液滴入步骤（3）所得含有碳纳米管的混合溶液中，溶液变为橙黄色；（5）将步骤（4）所得的溶液置于0‑60℃恒温水浴锅中搅拌3‑48h，得到红棕色沉淀，过滤，得到锂离子电池负极材料GeO_x/CNTs。按照本发明方法制备出的纳米颗粒自组装碳网结构锂离子电池负极材料GeO_x/CNTs，用于组装电池，能有效缓解材料的体积膨胀效应，具有高比容量、稳定的循环性能。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池负极材料的制备方法，具体涉及一种采用液相法制备自组装碳网结构锂离子电池负极材料GeO_x/CNTs的方法。

背景技术

目前，人们使用的能源主要来源于不可再生能源，即化石能源，而化石能源越来越少，面临枯竭的巨大问题。同时化石能源燃烧产生的有害物质危害人们的身体健康和自然环境。太阳能、风能、朝夕能等可再生清洁能源成为未来代替化石燃料支撑人类社会进步发展的主要能源来源，而如何储存这些能源成为整个能源领域发展过程中的重要环节。电池作为储能设备得到了广泛的关注，锂离子电池以其高工作电压、高比容量、无记忆效应、自放电小、循环寿命长、绿色环保等优势得到重视，使其成为目前解决能源问题的理想之选。

锂离子中负极材料的选择对锂离子电池整体性能的发挥起到至关重要的作用。而目前商业化的碳材料由于仅拥有372 mAh/g的比容量，很难有继续提升的空间。

锗作为与碳同第ⅣA族的元素，锗类材料作为锂离子电池负极材料表现出明显的优势。单质锗及其氧化物GeO₂均可作为锂离子电池负极材料，其理论比容量分别高达1600mAh/g 和1125 mAh/g，远远高于普通碳材料的3-4倍。与同周期的硅元素相比，其电子导电率是硅的100倍、离子导电率是硅的400倍。但锗类材料与其他大多数金属类负极材料一样，在充放电过程中，会发生体积膨胀，造成材料结构的破裂及粉化，严重影响其性能发挥。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种比容量较高、离子导电性和电子导电率较高，体积效应较小，放电比容量较高，循环稳定性较好的锂离子电池负极材料GeO_x/CNTs的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种锂离子电池负极材料GeO_x/CNTs的制备方法，包括以下步骤：

（1）将二氧化锗粉末与去离子水混合均匀（优选磁力搅拌），得到白色悬浊液；

（2）在不断搅拌下，向步骤（1）所得白色悬浊液中滴加浓氨水溶液，得到均一透明的无色溶液；

所述浓氨水溶液的质量浓度为23%-28%。

进一步，步骤（2）中，浓氨水中所含氨的物质的量与步骤（1）中所用二氧化锗粉末的物质的量之比为3-7:1（优选3.5-6.5:1）。

（3）向步骤（2）所得无色溶液中加入分散好的碳纳米管，混合均匀（优选磁力搅拌），得到含有碳纳米管的混合溶液；

（4）将硼氢化钠溶液滴入步骤（3）所得含有碳纳米管的混合溶液中，溶液变为橙黄色；

（5）将步骤（4）所得的溶液置于0-60℃恒温水浴锅中搅拌3-48h，得到红棕色沉淀，过滤，得到锂离子电池负极材料GeO_x/CNTs（CNTs是碳纳米管的简称）。

进一步，步骤（1）中，二氧化锗粉末与去离子水混合的质量之比为1:0.02-0.2（优选1:0.06-0.1）。