[发明专利]一种基于原位生长氧化铜/钴酸镍纳米线复合材料的锂离子电池负极的制备方法

说明书

本发明提供一种基于原位生长氧化铜/钴酸镍纳米线复合材料的锂离子电池负极的制备方法，包括铜箔的预处理，并使用铜箔胶带对铜箔的一面进行覆盖；然后在铜箔上单面长氧化铜/钴酸镍纳米线，得到氧化铜/钴酸镍纳米线复合材料；将原位生长氧化铜/钴酸镍纳米线复合材料片用剪刀剪掉铜箔胶带和铜箔粘连的部分；将单面长钴酸镍纳米线铜箔剪裁，得到氧化铜/钴酸镍纳米线复合材料锂离子电池负极片，通过组装得到纽扣电池并对其进行测试，本发明通过将铜箔的一面灵活可卸除覆盖，只在铜箔一面上原位生长钴酸镍纳米线，解决了集流体与电池壳之间的电子传导的问题；通过形成微量的氧化铜，提高锂离子电池负极的性能；进一步提高了比容量和倍率性能。

技术领域

本发明涉及电池材料技术领域，尤其是一种基于原位生长氧化铜/钴酸镍纳米线复合材料的锂离子电池负极的制备方法。

背景技术

锂离子电池作为新一代的绿色高能充电电池，以其电压高、能量密度大、循环性能好、自放电小、无记忆效应等突出优点，广泛应用于移动电话、笔记本电脑、小型摄像机等电器设备上，同时在电动汽车、卫星、航天航空以及空间军事等领域也显示出了良好的应用前景和潜在的经济效益。

目前，已经成为本世纪对国民经济和人民生活具有重要意义的高新技术产业之一。锂离子电池拥有较高的能量密度(210Wh/kg)、较高的工作电压、较低的自放电率和较好的循环寿命，因此，其在储能领域占有举足轻重的地位，锂离子电池的性能(如容量、能量密度、工作电压、循环性能、倍率性能等)与组成锂离子电池的正、负极材料的特性有关。二元金属氧化物钴酸镍(NiCo₂O₄)由于其较好的导电性和电化学活性，并且钴酸镍理论比容量为890mAhg-1，是石墨的2.39倍，在作为锂离子电池负极材料显示了独特的优势。近年来，科学家们通过不同的方法制备了具有不同结构和形貌的钴酸镍，以提高其性能，比如海胆状，球状，花状和纳米针状等，对钴酸镍的稳定性有用了很大的提高。研究表明，在集流体上直接原位生长钴酸镍，可以缩短电子的扩散距离，缓解充放电过程中的体积膨胀，提高锂离子电池的性能。

例如，南京大学的张晓刚课题组在论文Adv.Funct.Mater.2014,24,2630–2637中公开了，在碳布上长钴酸镍纳米线矩阵应用于锂离子电池负极材料，很大地提高了锂离子电池的性能，在0.5Ag^-1电流密度下恒流充放电点100圈，比容量还在800mAhg^-1以上，在3Ag^-1电流密度下恒流充放电的比容量是钴酸镍微球锂离子电池负极材料的4倍。

但是，目前在集流体上长钴酸镍材料的研究一般都是在泡沫结构集流体或者碳布上进行，在铜箔上长钴酸镍材料也是在集流体两面上都负载，这样会很大地影响集流体和电池壳之间的电子传递，影响锂离子电池的性能。在铜箔上单面长钴酸镍是比较困难的，就算单面长上了钴酸镍，要高温是钴酸镍成相的过程中，没有负载钴酸镍面的铜箔会直接被氧化，形成铜的氧化物，同样会影响集流体和电池壳之间的电子传递，影响锂离子电池的性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于原位生长氧化铜/钴酸镍纳米线复合材料的锂离子电池负极的制备方法，本发明将铜箔的另一面可灵活卸除地覆盖，有效地防止了不负载钴酸镍面的铜箔氧化，以及在负载钴酸镍纳米线面的微量氧化铜不仅可以贡献部分比容量，还与钴酸镍纳米线有协同的效果，很大地提高锂离子电池性能。

本发明的技术方案为：一种基于原位生长氧化铜/钴酸镍纳米线复合材料的锂离子电池负极的制备方法，包括以下步骤：

S1)、铜箔预处理，将铜箔剪裁为和水热反应釜内衬直径大小相当的圆，用盐酸溶液进行刻蚀，以除掉铜箔表面上的氧化物成分，同时使铜箔表面粗糙化，然后用去离子水和乙醇清洗干净铜箔上的盐酸溶液，然后在60℃真空干燥8h；