[发明专利]氧化亚钴纳米片阵列/碳布复合锂离子电池柔性负极材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种氧化亚钴纳米片阵列/碳布复合锂离子电池柔性负极材料的制备方法,包括以下步骤:(1)清洗炭布，放入高压反应釜内衬；(2)1～4mmolCo(NO₃)₂·6H₂O，0～8mmolNH₄F，5～10mmolCO(NH₂)₂(尿素)混合后溶解在去离子水中后转移至高压反应釜内衬中,对反应釜加热，自然冷却,得到长有中间体碱式碳酸钴的碳布；(3)对长有中间体的碳布煅烧得到氧化亚钴纳米片/碳布复合材料。本发明采用导电性好且廉价的碳布作为生长基底,活性材料与碳布接触非常好,有利于锂离子在材料中的嵌入/脱出，大幅度减弱了使用中样品形貌被破坏的现象，这种三维阵列产量高，作为锂离子电池负极具有巨大的优势，这种新颖的多级复合结构具有很高的实用价值。

技术领域

本发明属于新一代能源存储领域，特别涉及一种用于锂离子电池负极材料的氧化亚钴纳米片阵列/碳布复合材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池是目前国际公认的理想化学能源，具有体积小、电容量大、电压高等优点，被广泛用于移动电话、手提电脑等电子产品。当今，便携式电子设备受到追捧，可穿戴电子产品也因运而生，而与这类产品配套的储能装置必须具备体积小、重量轻、柔性等特点。碳布价格低廉，化学稳定性好，机械强度和柔韧性优良，导电性高，因而能够用于柔性锂离子电池负极的基体材料。

纳米氧化亚钴主要应用在锂离子电池负极材料领域。其形貌对锂离子电池的性能有着至关重要的影响。迄今为止,关于氧化亚钴的研究主要以纳米颗粒、纳米线为主，这些无序的纳米结构在嵌入/脱出锂的过程中很容易受到相互间的体积应力；此外，由于结构尺寸单一，存在自身导电性差，离子传输通道少，循环寿命低，倍率性能差等诸多问题。所以，设计一种简单的路径，直接在良好导电性的碳布集流体上获得有序氧化亚钴纳米片阵列结构是新型锂离子电池电极材料未来发展的迫切需要。

发明内容

本发明目的在于提供一种制备氧化亚钴纳米片阵列/碳布复合结构锂离子电池负极材料的方法。本发明采用水热法制备出均匀生长在碳布表面的氧化亚钴纳米片阵列的复合结构，能有效地解决材料常规制备工艺中材料无序生长、电极材料与基底结合不牢固、易粉化、充放电体积变化大、循环性差和传输路径较长的问题。

本发明提供了一种氧化亚钴纳米片阵列/碳布复合结构电极材料的制备方法，包括以下步骤:

(1)清洗炭布，放入高压反应釜内衬；

(2)将1～4mmolCo(NO₃)₂·6H₂O，0～8mmolNH₄F，5～10mmolCO(NH₂)₂(尿素)混合后溶解在去离子水中后转移至高压反应釜内衬中，对反应釜加热，自然冷却，得到长有阵列样品的碳布；

(3)对长有阵列样品的碳布煅烧得到钴酸锌阵列/碳布复合材料。

作为优化，所述反应釜的加热温度为120～140℃，加热时间5～18h。

作为优化,所述煅烧温度400～900℃，煅烧时间1～5h。

本发明具有如下有益效果:

1.针对目前锂离子电池领域所用的金属集流体柔性较差，成本较高的缺点，本发明采用导电性好且廉价的碳布作为基底，在表面生长氧化亚钴纳米片作锂离子电池电极，有利于制作低成本，高性能锂离子电池电极，同时活性材料与由碳纤维编制的碳布接触非常好，便于增强电子传输，有利于锂离子在材料中的嵌入/脱出，大幅度减弱了普遍存在充放电中样品形貌被破坏的问题，这种新颖的多级复合结构具有很高的实用价值。