[发明专利]一种碳包覆多孔Co3

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，且公开了一种碳包覆多孔Co₃O₄微球的锂离子电池负极材料，包括以下配方原料及组分：Co₃O₄‑碳纳米管复合材料、间二苯酚、甲醛、多元醇磷酸酯。该一种碳包覆多孔Co₃O₄微球的锂离子电池负极材料，多孔纳米Co₃O₄中空微球具有巨大的比表面积，可以提供更多的电化学活性位点，丰富的孔隙结介孔结构，可以为锂离子提供扩散通道，多孔纳米Co₃O₄微球均匀附着在氮掺杂碳纳米管，增强了Co₃O₄负极材料的导电性能，促进了电子的传输和迁移，掺杂进碳层结构中，可以起到碳层剥离的效果，从而拓宽了碳层结构，形成大量的孔隙和介孔结构，为Co₃O₄的体积膨胀提供了弹性缓冲，降低了膨胀产生的应力，减缓了体积膨胀和结构变化现象。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体为一种碳包覆多孔Co₃O₄微球的锂离子电池负极材料及其制法。

背景技术

锂离子电池是一种可充电的二次电池，在充放电过程中，锂离子在正极和负极之间往返嵌入和脱嵌，分别使正极和负极达到富锂状态，锂离子电池主要有正极材料、负极材料、电解液、隔膜等组成，正极材料的活性物质一般为锰酸锂、钴酸锂等；电解液一般为六氟多元醇磷酸酯锂的碳酸酯类溶剂、凝胶状聚合物电解液；隔膜是一种经特殊成型的具有微孔结构高分子薄膜，可以让锂离子自由通过，而电子不能通过；其中负极材料对锂离子电池的性能起着重要的作用。

目前锂离子电池负极材料主要有金属类负极材料如锡基合金，锑基合金等；无机非金属类负极材料如碳材料、硅材料等；过渡金属氧化物材料如锂过渡氧化物、锡基复合氧化物等，其中Co₃O₄理论比容量较高，容量保持率良好，是一种极具潜力的锂离子电池负极材料的活性物质，但是Co₃O₄的导电性率较低，阻碍了电极反应过程中电子的传输和扩散，抑制了电极反应的进行，并且Co₃O₄在充放电过程中，由于锂离子的脱出和嵌入过程，会导致Co₃O₄的体积膨胀和基体结构变化的现象，降低了电极材料的充放电可逆性和电化学循环稳定性能。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种碳包覆多孔Co₃O₄微球的锂离子电池负极材料及其制法，解决了Co₃O₄电极材料的导电性率较低的问题，同时解决了Co₃O₄在充放电过程中，容易发生体积膨胀和基体结构变化现象的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种碳包覆多孔Co₃O₄微球的锂离子电池负极材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分，其特征在于：18-40份Co₃O₄-碳纳米管复合材料、20-26份间二苯酚、32-40份甲醛、 8-16份多元醇磷酸酯、

优选的，所述Co₃O₄-碳纳米管复合材料制备方法包括以下步骤：

(1)向反应瓶中加入蒸馏水、CoCl₂和分散剂柠檬酸，搅拌均匀后加入乌洛托品和葡萄糖，将溶液转移进全自动反应釜中，加热至130-160℃，匀速搅拌反应20-30h，将溶液真空干燥除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，固体产物置于电阻炉中，升温速率为2-8℃/min，升温至460-520℃，保温煅烧4-6h，制备得到多孔纳米Co₃O₄中空微球。