[发明专利]一种高容量碳纳米管复合硫化钴负极材料及其制备与应用

权利要求书

1.一种用于锂离子电池的高容量碳纳米管复合硫化钴负极材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（A）将碳纳米管加入到稀硝酸中，超声，在转速为400～700rpm的条件下，进行持续搅拌，将上述溶液加热；

（B）将步骤（A）中溶液进行抽滤得到碳纳米管，把其加入到浓硝酸中，在转速为400～700rpm的条件下，进行持续搅拌，将上述溶液加热，将反应后的溶液稀释后抽滤洗涤，得到氧化后的碳纳米管；

（C）将步骤（B）中得到的氧化后的碳纳米管进行冷冻干燥；

（D）在转速为600～800rpm的持续搅拌条件下，将煅烧后的硫化钴加入到无水乙醇中，再加入氧化后的碳纳米管至上述溶液中，持续搅拌40min～60min；

（E）将步骤（D）中搅拌后的溶液进行抽滤，冷冻干燥后得到碳纳米管复合硫化钴负极材料；

步骤（D）中所述的煅烧后的硫化钴的制备方法，包括以下步骤：

（1）在转速为400～700rpm的搅拌条件下，将聚乙烯吡咯烷酮均匀溶解在无水乙醇中，至溶液变澄清；

（2）在转速为400～700rpm的搅拌条件下，将四水醋酸钴加入到步骤（1）的溶液中，在室温条件下持续搅拌20～40min，待醋酸钴分散均匀后静置40～50h，得到含钴前驱体沉淀；

（3）将步骤（2）中生成沉淀的溶液进行离心，除去上清液后再用热乙醇洗涤10～20次后得到含钴前驱体；

（4）将步骤（3）中得到的含钴前驱体干燥；

（5）在持续搅拌的条件下，将一定比例的含钴前驱体、硫代乙酰胺加入到无水乙醇中，在搅拌转速为600～800rpm的条件下，持续搅拌30～40min后，使其完全溶解；

（6）将步骤（5）中的溶液转移至反应釜内衬中，将内衬放入不锈钢反应釜中，在110～160℃的条件下恒温5～8h得到CoS；

（7）将CoS置于400～600℃条件下煅烧4～6h提高其结晶度。

2.根据权利要求1所述的用于锂离子电池的高容量碳纳米管复合硫化钴负极材料的制备方法，其特征在于：

步骤（A）中所述的加热的条件为加热至60～80℃并恒温2～4h；

步骤（A）中所述的溶液中碳纳米管的浓度为1～3g/L。

3.根据权利要求1所述的用于锂离子电池的高容量碳纳米管复合硫化钴负极材料的制备方法，其特征在于：

步骤（A）中所述的稀硝酸的浓度为1～3mol/L；

步骤（B）中所述的浓硝酸为65%～68%的浓硝酸。

4.根据权利要求1所述的用于锂离子电池的高容量碳纳米管复合硫化钴负极材料的制备方法，其特征在于：

步骤（B）中所述的加热的条件为加热至60～80℃并恒温4～6h；

步骤（B）中所述的将反应后的溶液稀释为将反应后的溶液稀释8～12倍；

步骤（C）中所述的冷冻干燥的时间为48～52 h。

5.根据权利要求1所述的用于锂离子电池的高容量碳纳米管复合硫化钴负极材料的制备方法，其特征在于：

步骤（D）中所述的溶液中硫化钴的浓度为1.6～2g/L；

所述的硫化钴与氧化后的碳纳米管的质量比为（16～20）：（1～2）。

6.根据权利要求1所述的用于锂离子电池的高容量碳纳米管复合硫化钴负极材料的制备方法，其特征在于：

步骤（1）中所述的溶液中聚乙烯吡咯烷酮的浓度为15～25g/L；

步骤（2）中所述的四水醋酸钴与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为（1～2）：（3～5）。

7.根据权利要求1所述的用于锂离子电池的高容量碳纳米管复合硫化钴负极材料的制备方法，其特征在于：

步骤（4）中所述的干燥的条件为60～80℃干燥2～6h；

步骤（5）中所述的含钴前驱体与硫代乙酰胺的质量比为（7～9）：（10～12.5）。

8.一种用于锂离子电池的高容量碳纳米管复合硫化钴负极材料，其特征在于通过权利要求1～7任一项所述的制备方法制备得到。

9.权利要求8所述的用于锂离子电池的高容量碳纳米管复合硫化钴负极材料在制造锂离子电池中的应用。