[发明专利]用于制备锂离子电池负极的碳基复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种锂离子电池负极材料的制备方法，具体涉及一种用于制备锂离子电池负极的碳基复合材料的制备方法。该方法包括NiO/SiO₂核壳结构材料的制备和三维C/纳米NiO碳基复合材料的制备。本发明制得的碳基复合材料是以高导电率和稳定结构的碳材料，包覆高容量的纳米NiO，在纳米NiO颗粒周围存在合适的三维可控孔隙，使电极反应时NiO的膨胀和收缩发生在周围空间的小区域内，使电极在充放电过程中保持结构的稳定，改善了NiO电极的电化学性能。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池负极材料的制备方法，具体涉及一种用于制备锂离子电池负极的碳基复合材料的制备方法。

背景技术

化学沉淀法是制备NiO粉体材料最常见的方法。化学沉淀法中，通过不同的反应物和反应条件、使用模板等，可以制备出不同形貌的NiO颗粒。包括纳米片状、纳米线状、纳米杆状、纳米球状、纳米管状等。例如，A.Needham等通过AAO模板制备了直径为200nm、长度为60μm的NiO纳米管；Y.G.Li等通过氨水诱导挥发法在高浓度的氨水中制备了层叠状结构的NiO微米颗粒。此外，合成等级结构的NiO近年来也倍受关注，例如，D.B.Kuang等通过添加PENS制备了等级结构的NiO微球；S.M.Zhang等通过加入EDA制备了多孔NiO等级结构的空心球，每个球的直径约为几微米，由二维的NiO纳米片组成。此外，制备纳米NiO颗粒的方法还有电化学沉淀法和溶胶凝胶法。

薄膜材料的制备方法主要有化学气相沉积法、溅射法、脉冲激光沉积法、真空蒸镀法、电沉积法和化学浴沉积法等，所制备出的形貌包括致密薄膜和片状多孔薄膜。例如，E.Hosono等采用化学浴沉积法制备的Ni/NiO材料，每个NiO纳米颗粒均紧密沉积在泡沫镍衬底表面，导电性好，在所测循环次数内几乎没有容量衰减。X.H.Huang等制备的原位复合纳米Ni的NiO/Ni纳米颗粒表现出比NiO更高的容量和首次库仑效率。他们还制备了复合Ag纳米颗粒的NiO/Ag微球及NiO/Ag纳米多孔薄膜。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于制备锂离子电池负极的碳基复合材料的制备方法，该碳基复合材料是碳材料包覆高容量的纳米NiO，在纳米NiO颗粒周围存在合适的三维可控孔隙，改善了NiO电极的电化学性能。

本发明所述的用于制备锂离子电池负极的碳基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)NiO/SiO₂核壳结构材料的制备：

以碳酸镍溶液为镍源，采用溶胶-凝胶法制得纳米NiO绿色透明溶胶，干燥后经焙烧、研磨后得到纳米NiO粉体；采用正硅酸甲酯、乙酸、去离子水配制包覆溶液，将纳米NiO粉体加入到包覆溶液中，经搅拌、干燥、洗涤、再干燥，得到NiO/SiO₂核壳结构材料。

(2)三维C/纳米NiO碳基复合材料的制备：

将步骤(1)得到的NiO/SiO₂核壳结构材料加入到有机碳源中，采用固化-炭化二步共热解法，得到NiO/SiO₂/C分散型复合材料；采用氢氯酸浸渍NiO/SiO₂/C分散型复合材料，洗涤、烘干后，得到三维C/纳米NiO碳基复合材料。

其中：

步骤(1)中，碳酸镍溶液浓度为0.6mol/L。

步骤(1)中，焙烧温度为550-900℃，焙烧时间10-15小时。

步骤(1)中，正硅酸甲酯、乙酸、去离子水、纳米NiO粉体的比例为8:0.8:3:2，正硅酸甲酯、乙酸和去离子水以mL计，纳米NiO粉体以g计。

步骤(1)中，干燥温度为35-60℃，干燥时间为10-15h；再干燥温度为40-50℃，再干燥时间为2-4h。