[发明专利]一种稻草捆状四氧化三钴的制备方法及其在锂离子电池中的应用

说明书

技术领域

本发明属于无机材料的制备及应用领域，具体涉及一种稻草捆状四氧化三钴的制备方法及其在锂离子电池中的应用。

背景技术

作为低碳绿色的能源储存体系，锂离子电池因其能量密度大、无记忆效应、循环寿命长和环境友好等特点，得到了研究者和工业界的青睐和广泛关注，成为世界上各个国家竞相发展的研究领域。近年来锂离子电池产业日渐成熟，被广泛应用于手机、电脑、汽车等各种产品中，随着锂离子电池性能不断提高改进，锂离子电池负极材料的研究也被提出更高要求。

四氧化三钴（Co₃O₄）具有独特的物理和化学性质，如具有层状结构和良好的电化学性能，在催化、电化学和传感器等领域有着非常广泛的应用，受到了极大的关注。四氧化三钴材料的形貌和尺寸对其性能和应用有着重要的影响，因此研究合成稻草捆状四氧化三钴纳米结构是提高其性能的关键。稻草捆状四氧化三钴可大大增加有效接触面积并有助于电子传输，反应易于控制，生产成本低，在锂离子电池的应用中有显著意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稻草捆状四氧化三钴的制备方法及其在锂离子电池中的应用，方法简单、易于操作、重复性好，该方法制备得到稻草捆状的四氧化三钴均匀、纯度高。

本发明的另一目的在于提供稻草捆状四氧化三钴作为锂离子电池电极材料的应用。

本发明为解决上述问题提出的技术方案：

一种稻草捆状四氧化三钴的制备方法及其在锂离子电池中的应用，其特征在于采用以下步骤：

（1）将钴盐和醋酸溶解于N，N二甲基甲酰胺（DMF）中，搅拌30min，形成混合均匀溶液；钴盐在溶液中的浓度为0.05-0.2moL/L，醋酸在溶液中的浓度为0.1-0.3moL/L；

（2）将步骤（1）得到的混合均匀溶液置于水热反应釜中密封，在150-200℃反应2-24h，自然冷却至室温，经离心分离出固体，洗涤，脱水，真空干燥后，得到四氧化三钴前驱物；

（3）将步骤（2）得到的前驱物在空气氛围中煅烧，300-500℃煅烧1-10h，冷却至室温即得稻草捆状四氧化三钴。

优选地，步骤（1）中所述的钴盐为草酸钴、硝酸钴、醋酸钴或水合醋酸钴。

优选地，步骤（1）中所述的钴盐在溶液中的浓度为0.125moL/L，醋酸在溶液中的浓度为0.25moL/L。

优选地，步骤（2）中所述的混合均匀溶液置于水热反应釜中密封，在180℃反应12h。

优选地，步骤（3）中所述的煅烧温度为400℃，煅烧时间为2h。

一种上述制备方法所制备的稻草捆状的四氧化三钴在锂离子电池电极材料中的应用。有益效果

（1）本发明提供了一种溶剂热法合成稻草捆状四氧化三钴的方法，制备方法简单、易于操作，重复性好，通过调节钴盐、醋酸和有机溶剂的种类，及水热反应温度和时间，使四氧化三钴形貌可控，四氧化三钴颗粒均匀、比表面积大、纯度高，有利于电解液的渗透和扩散，便于锂离子的传输;

（2）本发明得到的稻草捆状四氧化三钴应用于锂离子电池负极材料，充放电容量高、循环寿命好、高倍率放电性能好。

附图说明

图1分别为为本发明实施例2合成的稻草捆状Co₃O₄的扫描显微镜（SEM）照片；

图2为本发明实施例1合成的稻草捆状Co₃O₄的X-射线衍射（XRD）图谱；

图3为本发明实施例1合成的稻草捆状Co₃O₄电极的循环伏安曲线；

图4为本发明实施例1合成的稻草捆状Co₃O₄电极的循环寿命曲线倍率性能图；

图5为本发明实施例2合成的稻草捆状Co₃O₄电极的循环寿命曲线倍率性能图；

图6为本发明实施例2合成的稻草捆状Co₃O₄电极的倍率性能图。

具体实施方式

下面列举实施例对本发明进行说明，但本发明并不局限于这些实施例。

实施例1