[发明专利]一种铷掺杂的钴酸镍负极材料的制备方法

说明书

本发明具体涉及一种铷掺杂钴酸镍负极材料的制备方法。该方法包括以下步骤：（1）将可溶性钴盐、可溶性镍盐溶解于丙三醇与异丙醇体的混合溶液中，搅拌均匀后装于反应釜发生水热反应，冷却至室温，离心、洗涤、烘干，得到前驱体粉末；（2）将前驱体粉末加入铷盐，碾磨均匀后在惰性气体氛围下煅烧，待温度降到室温后，碾磨均匀后得到铷掺杂的钴酸镍负极材料。本发明制备得到的铷掺杂钴酸镍负极材料，铷离子的半径较大，由于铷的掺杂，使得材料的空位较多，从而使得离子电导率得到提升，组装成锂离子电池，可以得到优越的倍率性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种铷掺杂的钴酸镍负极材料的制备方法。

背景技术

近年来，可穿戴设备和混合动力电动汽车的日益普及，在很大程度上推动了能源转换/存储技术的创新。在各种储能技术中，锂离子电池(LIBs)因其能量密度高、循环稳定性好、无污染而受到人们的特别关注，其中负极材料是影响电池性能与使用寿命的关键材料。

目前商业化应用的石墨等插层负极材料虽然具有良好稳定性的优点，但也存在理论容量小的限制，不能满足人们日益增长的能量密度需求。钴酸镍为锂离子电池的一种负极材料，具有比容量高、成本低、无污染、安全性好等优点，具有广阔的应用前景。但是同时它也具有导电率低，在充放电过程中存在体积膨胀的缺点。

针对上述缺点，目前的主流解决办法有三种，一种是合成纳米结构材料，如纳米粒子、纳米管、纳米纤维、纳米棒等等，这样不仅可以增大材料的比表面积，提供更多的活性位点，而且还可以有效的缓解体积膨胀带来的影响；另一种是碳材料掺杂、包覆的方法，碳元素不仅可以提高材料的导电性，提高循环性能，还可以形成一层保护层，有效抑制体积膨胀；最后一种是元素掺杂，将N、S等一些非金属元素或者Al、Mn等一些金属元素掺杂进去，利用杂原子从本质上修饰基质材料性质可以极大的提高性能。

例如，CN 109273278A公开了一种钴酸镍纳米线包覆碳纤维柔性电极材料的制备方法，制备过程如下：将PAN溶解在DMF中加热搅拌，配制聚合物溶液；然后使用静电纺丝法制备柔性膜状碳纤维前驱体，预氧化、碳化后得到柔性碳纤维基底，然后通过溶剂热，使钴酸镍在碳纤维表面成核生长，煅烧后得到钴酸镍纳米线负载碳纤维柔性电极材料。此方法所制备的材料结合了碳材料良好的循环稳定性和钴酸镍高的能量密度和比电容量，从整体上提高了电极的电化学性能。又如CN108538611A公布的一种纳米片阵列钴酸镍-碳复合材料及其制备方法，制备过程如下：将湿巾进行超声处理，干燥得到湿巾纤维；将硝酸镍、硝酸钴、尿素和六次甲基四胺加入到乙醇水溶液中得到混合液；将湿巾纤维于混合液中浸泡后进行水热反应得到负载有Ni-Co前驱体的湿巾纤维基体；然后于混合气体氛围中加热煅烧反应，冷却后得到纳米片阵列钴酸镍-碳复合材料。以上皆是应用了纳米结构与碳材料结合的方法，在具有高比容量的同时，还可以提高电极材料的导电性，抑制材料体积膨胀所带来的影响，但是存在倍率性性能不佳，制造工艺繁琐，产物结构形貌不好控制，耗能巨大的缺点，不适用于大规模实际生产应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种铷掺杂的钴酸镍负极材料的制备方法，利用水热法制备得到的钴酸镍负极材料的前驱体小球，粒径为400-900nm，形貌均一，后续通过煅烧掺杂半径较大的铷离子，使得材料的空位较多，从而使得离子电导率得到提升，组装成锂离子电池，可以得到优越的倍率性能。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题:

一种铷掺杂的钴酸镍负极材料的制备方法，主要步骤如下：

步骤1：将可溶性钴盐、可溶性镍盐溶解于丙三醇与异丙醇的混合溶液中，搅拌均匀后装于反应釜进行水热反应，冷却至室温，离心、洗涤、干燥后得到前驱体粉末；

步骤2：将前驱体粉末中加入铷盐，碾磨均匀后在保护气体氛围下煅烧，待温度降到室温后，碾磨均匀后，即得到铷掺杂的钴酸镍负极材料。