[发明专利]一种制备锂电池负极的碳基复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种制备锂电池负极的碳基复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1中空多孔Cu‑Mo‑O的制备，步骤S2中空多孔Cu‑Mo‑O表面改性，步骤S3高温碳化，步骤S4负载。本发明还公开了根据所述制备方法制备得到的制备锂电池负极的碳基复合材料。本发明公开的制备锂电池负极的碳基复合材料的制备方法简单易行，设备简单，工艺可控，制备得到的制备锂电池负极的碳基复合材料理论比容量和导电性更高，稳定性更佳，低温性能更好。

技术领域

本发明属于新能源新材料材料技术领域，涉及一种锂电池用材料及其制备方法，尤其涉及一种制备锂电池负极的碳基复合材料及其制备方法。

背景技术

随着便携式电子设备、空间技术、电网和电动汽车等领域的快速发展，人们对电池的要求变得越来越高，其中高容量、长循环寿命、低成本及环境友好的新型锂电池开发成为一个热门的研究领域。锂电池作为绿色环保能源已经广泛应用于各种领域，但是或多或少存在的较差的低温性能、较低的克容量、首次库伦效率和压实密度使其在航空、航天和军事等特殊领域的应用受到限制。造成这一现象的主要原因与锂电池负极材料有关，对锂电池负极材料进行改进，是改善锂离子扩散速率、解决低温性能、提高克容量、首次库伦效率和压实密度的关键。

作为储锂的主体，负极材料在锂离子电池中起着很重要的作用，其容量是影响电池容量的重要因素之一，其性能直接影响锂离子电池的电池容量和循环使用寿命。目前，商品化的锂离子电池主要采用石墨或改性石墨作为负极材料。这类负极材料的理论嵌锂容量较低，且首次不可逆损失大、倍率放电性能差，另外，在锂离子嵌入时，部分的溶剂也会跟随嵌入，容易发生结构的破坏。改性石墨主要是引入非金属、金属或者表面处理等。通过这些改性方法可以有效地提高锂离子在嵌入过程中结构的稳定性，进而提高了电化学稳定性，但是现有技术中的改性方法对材料的合成条件苛刻，合成得到的材料易出现体积的收缩与膨胀进而会引起电极结构的破坏。

近年来，作为锂电池负极材料使用的纳米过渡金属氧化物由于其较高的理论比容量，而且容量保持率高，引起了研究者们的广泛关注，但这类过渡金属氧化物材料在锂离子嵌入和脱出的过程中会有较大的体积膨胀和收缩变化，从而导致电极材料的粉化，进而与集流体失去电接触，极大的影响了此类材料的循环性能以及应用。其次，与传统的石墨负极材料相比，这些材料具有较差的电子传导率。

因此，开发一种具有稳定的具有较高的理论比容量和导电性，容量保持率高的锂电池负极材料符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种制备锂电池负极的碳基复合材料及其制备方法，该制备方法简单易行，设备简单，工艺可控，制备得到的碳基复合材料理论比容量和导电性更高，稳定性更佳，低温性能更好。

本发明可以通过以下技术方案来实现：

根据本发明所述的制备锂电池负极的碳基复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1中空多孔Cu-Mo-O的制备：将葡萄糖、铜盐、钼盐加入到去离子水中，混合均匀得到混合液，将混合液加入到水热反应釜中，在180-220℃下进行水热反应20-25小时，反应结束后离心，并置于100-110℃的真空干燥箱中干燥18-24小时，再在空气中以5-10℃/分钟的升温速率升温至600-700℃下，再在此温度下煅烧6-8小时，除去碳核，得到中空多孔Cu-Mo-O；

步骤S2中空多孔Cu-Mo-O表面改性：将经过步骤S1制备得到的中空多孔Cu-Mo-O分散于有机溶剂中，再向其中加入丙烯酸铁、2,4,6-三乙烯基环硼氧烷、三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷、1,2,2-三氟乙烯基三苯基硅烷、引发剂，常温搅拌3-5小时，后离心，并置于氮气或惰性气体氛围下，用波长为200-250nm的紫外光辐照20-30分钟；得到表面改性中空多孔Cu-Mo-O；