[发明专利]Ce-Li-MOF锂离子电池负极材料的制备方法及其在制备锂离子电池方面的应用

说明书

本发明属于功能材料制备领域，具体涉及一种Ce‑Li‑MOF锂离子电池负极材料的制备方法及其在制备锂离子电池方面的应用，按如下步骤实施：（1）将苯四酸、硫酸铈及氢氧化锂分散在水溶液中,将上述水溶液置于反应釜中，在室温空气气氛下,得到橙褐色浆料后搅拌；（2）将步骤（1）所得产物转移至高压反应釜中，加热反应后，自然冷却至室温,得到淡黄色透明晶体；（3）将步骤（2）所得产物用去离子水洗涤,在自然条件下干燥,即得Ce‑Li‑MOF锂离子电池负极材料。本发明重现性好，目标产物形貌结构理想，所做成的纽扣电池电化学性能突出。

技术领域

本发明属于功能材料制备领域，具体涉及一种Ce-Li-MOF锂离子电池负极材料的制备方法及其在制备锂离子电池方面的应用。

背景技术

锂离子电池被广泛用在移动电话、笔记本电脑、卫星以及交通上是一种非常有发展前景的电源，锂离子电池的材料依赖于丰富多样的化学反应，目前，主要基于无机材料，用的较多的材料包括碳材料，合金材料和有机材料如共轭导电聚合物，含硫分子，金属有机框架材料。随着化石燃料的减少，锂离子电池由于具有能量密度高，循环寿命长，成本低，制造各种形状和尺寸的电池的灵活性等优点，在世界范围内受到越来越多的关注。

金属有机框架材料（Metal Organic Frameworks: MOFs）是一种新型有机－无机杂化晶态多孔材料，具有多样的结构和孔道、尺寸可调、优异的热稳定性以及化学稳定性等优点，潜在应用于能源气体存储、傕化、光学、电学、磁学以及生物医学等领域，我们见证了MOFs领域的急速发展，目前在电池方面有所应用。Ln-MOFs是一种由稀土离子（lanthanide:Ln）和刚性有机多齿配体通过自组装的方式形成的具有特定尺寸和形状的空腔结构的配位聚合物，通常具有2D或3D的高维结构以及永久开放的孔道。Ln-MOFs的结构由次级构建单元（Second building unions, SBUs）的结构所决定，次级构建单元是由配位集团包裹镧系金属离子而形成的小结构单元，其代替了Ln-MOFs 中的镧系离子所起的作用，直接决定了Ln-MOFs最终的拓扑结构。羧酸类配体在构筑Ln-MOFs中具有显著的优点，比如：溶解性相对比较好，配位能力比较强，生成框架结构的热稳定性高，更重要的是羧基中的氧原子参与配位，与金属离子配位方式多样，从而可以形成多种结构新颖的Ln-MOFs。Ln-MOFs在荧光发射方面表现出了特别突出的价值，但在电化学方面的报道很罕见。我国是稀土大国，因此探索这样一种制备稀土锂离子电池负极材料的方法并进行研究，是非常具有启发性的。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种重现性好，目标产物形貌结构理想，所做成的纽扣电池电化学性能突出的Ce-Li-MOF锂离子电池负极材料的制备方法。

本发明还提供一种Ce-Li-MOF锂离子电池负极材料其在制备锂离子电池方面的应用。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

Ce-Li-MOF锂离子电池负极材料的制备方法,按如下步骤实施：

（1）将苯四酸、硫酸铈及氢氧化锂置于反应釜中，加入去离子水，在室温下搅拌；

（2）将步骤（1）所得产物转移至烘箱中进行恒温处理；

（3）将步骤（2）所得产物自然冷却至室温，用去离子水冲洗并超声清洗，然后过滤得到淡黄色结晶颗粒；在自然条件下干燥，即得Ce-Li-MOF锂离子电池负极材料。

作为一种优选方案，本发明所述苯四酸、硫酸铈、氢氧化锂及去离子水的质量比依次为：0.4～0.6：0.7～0.9：0.2～0.3：18～20。

进一步地，本发明步骤（2）中，所述烘箱预热温度为180℃～200℃；恒温温度为180℃～200℃；恒温时间为70～72h。