[发明专利]一种Co3

说明书

本发明公开了一种Co₃O₄/Pd纳米复合电极材料及其制备方法，该方法为：将NH₄HCO₃溶液加入到Co(NO₃)₂溶液中进行沉淀反应制备前驱体，并将其在空气中煅烧制得Co₃O₄材料，其颗粒经粗化处理后，超声分散到胶体Pd液中，得到Co₃O₄/Pd纳米复合电极材料，其中Pd颗粒为高分散超细纳米颗粒，均匀修饰在Co₃O₄颗粒表面。该材料用于锂离子电池负极材料时，能有效提高材料的首次库仑效率。

技术领域

本发明涉及锂离子电池电极材料，具体涉及一种Co₃O₄/Pd纳米复合电极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池因其更加优良的性能自问世以来就得到了广泛的研究和应用，其发展十分迅速，产量逐年递增，目前已占据二次电池市场的主导地位，成为最主要的电能存储器件。然而，随着电子产品、电动汽车及储能电站等用电池设备的不断进步，对锂离子电池性能的要求也越来越高。现有的商业化锂离子电池所用的传统电极材料经过多年的发展与改进，其性能已接近极限，根本无法带来电池性能的革命性突破。

在负极材料方面，3d过渡金属氧化物材料是一类新型的替代材料，其容量远高于传统的石墨材料。Co₃O₄作为3d过渡金属氧化物的典型代表，具有容量高、循环性能好等优点，但其依然至今未获得商业化应用。其中很重要的一个原因是它首次库仑效率较低的问题尚未得到很好的解决。未经改性的常规Co₃O₄粉体材料用于负极材料时，其首次库仑效率一般低于75%，这必将导致一部分负极材料在首次放电之后便失去活性，同时也浪费了容量与之匹配的那部分正极材料，使电池的体积能量密度不能充分发挥。

在Co₃O₄材料的首次放电过程中，其放电容量来源于两个方面：Co₃O₄材料所发生的电化学反应以及颗粒表面形成固态电解质膜的副反应。可是，在随后进行的首次充电过程中，固态电解质膜在一定程度上能发生分解，但其速率极慢，以致到充电结束之时，其分解量很少，因其分解而贡献的充电容量十分有限，导致材料的首次库仑效率低下。因此，如果可以加快固态电解质膜在充电过程中的分解速率，就能增大其在充电结束前的分解量，从而增大充电容量，提高首次库仑效率。

本发明在Co₃O₄材料的颗粒表面引入Pd纳米催化剂，利用其高催化活性来促进固态电解质膜在充电过程中的分解，以提高其首次库仑效率。

发明内容

本发明的目的是要提供一种用于锂离子电池负极材料，具有高首次库仑效率的Co₃O₄/Pd纳米复合电极材料及其制备方法。

一种Co₃O₄/Pd纳米复合电极材料及其制备方法，其步骤如下：

(1) 将NH₄HCO₃溶液加入到Co(NO₃)₂溶液中进行沉淀反应，直至pH为7.0~8.5时为止，所得沉淀物经空气气氛煅烧制得Co₃O₄材料，所用NH₄HCO₃溶液的浓度为1.5~2.5 mol/L，Co(NO₃)₂溶液的浓度为0.5~2.0 mol/L，煅烧温度为600~800 ^oC，煅烧时间为1~3 h。