[发明专利]一种钴酸镍/rGO复合材料制备方法

说明书

【技术领域】

本发明属于锂离子电池负极材料技术领域，尤其涉及一种钴酸镍/rGO复合材料制备方法。

【背景技术】

锂离子电池因其能量密度高、使用寿命长、无记忆效应、对环境友好等优点得到了广泛应用。目前，锂离子电池负极材料主要为人造石墨，但其理论克容量较低，已不能满足高容量电池的性能要求，因此，寻找具有高容量、高稳定性且廉价的非贵金属氧化物或非贵金属氧化物复合材料作为锂离子电池负极材料成为电化学领域研究的一个重要方向。

过渡金属氧化物，特别是钴酸镍作为一种反尖晶石型结构的复合金属氧化物，其电化学催化性能比单一金属镍或钴氧化物高出许多，但是钴酸镍在锂离子脱嵌过程中存在较大的体积变化导致锂离子电池的容量保持率变差。石墨烯作为一种二维碳材料具有超高的导电性、优异的机械弹性、大的比表面积、超高的热稳定性及化学稳定性。Lou等人(Lou X.W.et al.，Adv.EnergyMater.2014.)采用柠檬酸钠作为添加剂、环六亚甲基四胺作为碱源，在空气中煅烧处理得到了钴酸镍/rGO(还原氧化石墨烯)复合材料，应用于锂离子电池负极材料中表现出较好的充放电性能和稳定性。

近几年来，合成三维钴酸镍/rGO复合材料的方法存在以下缺点：其一是需要加入表面活性剂或模板添加剂，易造成环境污染；其二是采用水热法合成，需要高温，造成能源浪费；其三是需要添加还原剂来还原氧化石墨烯，造成环境污染和资源浪费。此外，目前合成的钴酸镍/rGO复合材料的循环性能仍然较差。鉴于此，实有必要提供一种钴酸镍/rGO复合材料制备方法以克服上述缺陷。

【发明内容】

本发明提出一种钴酸镍/rGO复合材料制备方法，工艺简单且制备的产品比表面积高、导电性能好。

本发明提供一种钴酸镍/rGO复合材料制备方法，包括以下步骤：

1)将GO溶胶分散于去离子水中形成悬浮液A，将镍盐与钴盐溶于去离子水中形成溶液B，将无机碱与碳酸钠溶于去离子水中形成溶液C；

2)采用双滴法向所述悬浮液A中滴加所述溶液B与所述溶液C形成反应溶液D，并在滴加过程中将pH控制在10±0.1；

3)将所述反应溶液D放入40-60℃的恒温水浴槽中老化反应12-24h后进行离心，然后用去离子水和无水乙醇交替洗涤离心产物并在干燥后获得前驱体；

4)将所述前驱体在空气气氛中、300-400℃的温度下煅烧2-3h。

在一个优选实施方式中，步骤1)中，所述悬浮液A的溶质质量分数为10-40％。

在一个优选实施方式中，步骤1)中，所述镍盐及所述钴盐均为可溶性盐，且所述镍盐与所述钴盐按照Ni:Co＝1:2的摩尔比例溶于去离子水中形成溶液B。

在一个优选实施方式中，步骤1)中，所述溶液C中无机碱与碳酸钠的物质的量分别是所述溶液B中阳离子的物质的量的2倍以上、1.6倍以上。

在一个优选实施方式中，所述镍盐为硝酸镍或者硫酸镍；所述钴盐为硝酸钴或者硫酸钴；所述无机碱为氢氧化钠或者氢氧化钾。

本发明提供的钴酸镍/rGO复合材料制备方法，采用无机碱与碳酸钠作为碱源，通过双滴法合成钴酸镍/rGO复合材料的前驱体，再通过空气中缓慢煅烧得到钴酸镍/rGO复合材料，制备条件容易控制、操作简单。由该制备方法获得的钴酸镍/rGO复合材料呈三维多孔结构，比表面积高、导电性能好，可以提高电子和锂离子在活性物质表面及孔道内的传递与传输速度，从而改善电极的电化学储能性能，使电池具有良好的可逆性及循环稳定性。

【附图说明】

图1为实施例制备的钴酸镍/rGO复合材料的氮吸附曲线及孔径分布曲线。

图2为实施例制备的钴酸镍/rGO复合材料的SEM图。

图3为实施例制备的钴酸镍/rGO复合材料的XRD图。

图4为实施例制备的钴酸镍/rGO复合材料作为负极材料组装的锂离子电池的充放电曲线。

图5为实施例制备的钴酸镍/rGO复合材料作为负极材料组装的锂离子电池的循环曲线。

【具体实施方式】

为了使发明的目的、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。

本发明提供一种钴酸镍/rGO复合材料制备方法，包括以下步骤：