[发明专利]一种复合负极材料的制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及电池材料技术领域，尤其涉及一种复合负极材料的制备方法。

【背景技术】

锂离子电池因具有高能量密度、长期循环寿命和高操作电压等独特的优势，在储能领域和动力电池领域得到广泛应用。然而，目前商业化的石墨负极的较低的理论比容量和较差的倍率性能，远远不能满足目前的需求。过渡金属氧化物因具有更高的理论锂离子储存容量，能够作为高能量密度锂电池的负极材料，在众多过渡金属氧化物中，CuO具有高的理论比容量(670mAh/g)，安全性优于石墨，且成本较低，对环境较友好，但CuO作为负极材料的导电性较差，会影响锂离子电池的电化学循环稳定性，并且在锂化/脱锂的过程中，体积变化较大(约174％)，引起容量的快速衰减，阻碍了其商业化应用。

鉴于此，实有必要提供一种新型的复合负极材料的制备方法以克服以上缺陷。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种复合负极材料的制备方法，所制备的复合负极材料能够有效提高锂离子电池的能量密度，并且同时提高锂离子电池的电化学性能，本发明提供的复合负极材料的制备方法工艺简单，可操作性强，适合大规模的工业化生产。

为了实现上述目的，本发明提供一种复合负极材料的制备方法，包括如下步骤：步骤一：将碳材料依次用丙酮、乙醇、浓度为10％的盐酸及蒸馏水进行超声波清洗，将清洗后的碳材料在体积分数为10～40％的硝酸溶液中浸泡10～20min，得到处理好的碳材料；步骤二：在80～90℃温度及超声波搅拌的条件下，将步骤一得到的处理好的碳材料在镀铜液中进行化学镀铜20～30min，得到镀有铜层的碳材料；步骤三：将步骤二得到的镀有铜层的碳材料浸入反应釜中的氧化性溶液中，封闭反应釜，高温下进行氧化反应，然后冷却至室温，清洗干燥后，制得镀有氧化铜层的复合负极材料。

在一个优选实施方式中，所述步骤二中的镀铜液包括浓度为5～20g/L的铜盐、0.01～10g/L的N-甲基吗啉、1～5g/L的甲醛、10～100g/L的络合剂及1～10mg/L的十二烷基苯磺酸钠。

在一个优选实施方式中，所述铜盐为硫酸铜、氯化铜、硝酸铜中的一种；所述络合剂为柠檬酸钠、酒石酸钾钠、苹果酸、三乙醇胺、六乙醇胺、乙二胺四乙酸钠中的一种或几种混合。

在一个优选实施方式中，所述镀铜液中加入PH调节剂氢氧化钠来调节镀铜液的pH值，所述镀铜液的pH值为12～12.5。

在一个优选实施方式中，所述步骤三中反应釜中的氧化性溶液包括浓度为0.5～1.0mol/L的碱性溶液、0.01～0.05mol/L的过硫酸盐及0.01～0.04mol/L的氧化剂。

在一个优选实施方式中，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液；所述过硫酸盐为过硫酸铵或过硫酸钾；所述氧化剂为8-羟基喹啉、双氧水、重铬酸钾中的一种。

在一个优选实施方式中，所述步骤一中的碳材料为玻璃碳或碳纤维。

在一个优选实施方式中，所述步骤二中的铜层的厚度为2～3μm。

在一个优选实施方式中，所述步骤三中的氧化铜层的厚度为1～2μm。

在一个优选实施方式中，所述步骤三中的氧化反应的反应温度为70～80℃，反应时间为10～20min。

相比于现有技术，本发明提供的复合负极材料的制备方法，采用化学镀法直接在碳材料上镀覆一层铜，再用化学氧化法直接使氧化铜纳米结构长在铜镀层上，得到的碳-铜-氧化铜的复合负极材料，有效提高了复合负极材料的容量，提高了锂电池的能量密度，同时保证了锂离子电池的电化学性能，且制备方法及工艺简单，适合大规模的工业化生产。

【附图说明】

图1为本发明提供的实施例1所制备的复合负极材料的结构示意图；

图2为本发明提供的实施例1所制备的复合负极材料的SEM图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。

本发明提供一种复合负极材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：将碳材料依次用丙酮、乙醇、浓度为10％的盐酸及蒸馏水进行超声波清洗，将清洗后的碳材料在体积分数为10～40％的硝酸溶液中浸泡10～20min，得到处理好的碳材料；