[发明专利]一种珍珠棉状氧化镍锂电池负极材料及其制备方法

说明书

本申请公开了一种珍珠棉状氧化镍锂电池负极材料及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：将镍盐溶解在水中，配制镍盐溶液；在镍盐溶液中加入甘氨酸，然后再加入异烟肼，形成深蓝色配合物溶液；在上述溶液中加入乙醇，直至得到深蓝色胶状物，经去离子水洗涤三次，烘干得到镍前驱体；将所得镍前驱体用管式炉进行高温煅烧，自然冷却后得到珍珠棉状氧化镍。本发明的珍珠棉状负极材料是由空心球组装的片状分级结构氧化镍组成。本发明的氧化镍空心负极材料在一定程度上克服了氧化镍颗粒在充放电过程中体积膨胀，从而获得了良好的循环性能。

技术领域

本申请属于无机功能材料技术领域，具体地说，涉及一种珍珠棉状氧化镍锂电池负极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池由于其工作电压高、能量密度高、循环稳定性好以及无污染等优点，已广泛应用在手机、笔记本电脑等小型便携式电器中，而且已经成功应用于大型储能和动力设备。目前商业化的锂电池基本采用石墨碳材料作为负极材料，石墨的理论容量仅为372mAhg^-1，由于石墨材料自身的结构和性质的制约，其循环性能、倍率性能和功率低已经限制其进一步应用。因此，开发比容量较高、循环性能较好及成本较低的非碳负极材料，已经引起业界的关注。其中，氧化镍作为负极材料具有高理论比容量，价格低廉，已成为研究热点之一。

氧化镍作为锂离子电池负极材料，在锂离子嵌入/脱嵌的过程中会发生体积膨胀，从而导致其循环稳定性和倍率性能较差。构筑具有空心结构的氧化镍锂离子电池负极材料，可以充分利用空腔结构在电解液浸润、锂离子传输等方面优势，提高电极材料循环稳定性和倍率性能。

传统的制备工艺中构筑中空结构，基本使用水热法，水热法工艺复杂，能耗高，不易大批生产，阻碍其工业化应用。如专利一种镍钴氧化物材料及其制备方法(公开号：CN104129818A，申请日：2014-07-09)是用水热法得到碳球，然后以碳球为模板在水热条件下吸附金属离子，最后高温烧结得到空心结构。因此开发基于新机理和路径实现电极材料的空心结构已成为相关研究的一个重要挑战性课题。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种珍珠棉状氧化镍锂电池负极材料及其制备方法，本发明的氧化镍空心负极材料在一定程度上克服了氧化镍颗粒在充放电过程中体积变化大，从而获得了良好的循环性能。

为了解决上述技术问题，本申请公开了一种珍珠棉状氧化镍锂电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将镍盐溶解在水中，配制镍盐溶液；

步骤2、在搅拌条件下，在镍盐溶液中加入甘氨酸，然后再加入异烟肼，形成深蓝色配合物溶液；

步骤3、在上述形成深蓝色配合物溶液中加入乙醇，直至得到深蓝色胶状物，经去离子水洗涤三次，烘干得到深蓝色胶状镍前驱体；

步骤4、将所得深蓝色胶状镍前驱体置于瓷舟中，用管式炉进行高温煅烧，自然冷却后得到珍珠棉状氧化镍。

进一步地，步骤1中的镍盐溶液的浓度为0.5-1.0mol/L。

进一步地，步骤1中的镍盐溶液为硝酸镍水溶液、乙酸镍水溶液或硫酸镍水溶液。

进一步地，步骤2中的镍盐溶液和甘氨酸摩尔比为1:2-1:2.5；异烟肼与甘氨酸摩尔比为1:1.8-1:2.2。

进一步地，步骤2中的搅拌转速为180-220r/min，搅拌温度为20-25℃。

进一步地，步骤3中的烘干温度为50-70℃。

进一步地，步骤4中的煅烧温度为450-600℃，时间为1-3小时，升温速率为1-5℃/分。

本发明还公开了一种由上述的制备方法制备得到的珍珠棉状氧化镍锂电池负极材料。

与现有技术相比，本申请可以获得包括以下技术效果：