[发明专利]一种锂离子电池负极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种锂离子电池负极材料及其制备方法，其制备方法包括将硝酸盐和二甲基咪唑分散于甲醇溶液中，进行水热反应，固液分离得到沉淀物，将沉淀物洗涤、干燥、高温煅烧，得到尖晶石NiCo₂O₄/CuCo₂O₄复合材料即锂离子电池负极材料，所述的硝酸盐为硝酸钴、硝酸铜和硝酸镍的混合物。本发明还提供所述锂离子电池负极材料在制备锂离子电池负极片方面的应用。本发明还公开了一种采用所述锂离子电池负极材料制备的锂离子电池负极片及其制备方法。本发明工艺简单，过程易于控制，重复性好，制备出的尖晶石NiCo₂O₄/CuCo₂O₄复合结构具有优良的电化学储锂性能，是良好的锂离子电池负极材。

技术领域

本发明涉及电池材料制备技术领域，尤其是涉及一种锂离子电池负极材料制备方法及其应用。

背景技术

锂离子电池具有比能量大、自放电小、工作电压高、无记忆效应、绿色环保等优异性能。商业生产的锂离子电池负极材料主要为具有较低而且平稳的工作电位和良好循环性能的碳材料。现阶段锂离子电池负极材料主要有碳材料，过渡金属氧化物，合金材料，硅材料，以及其它含硅材料。

作为锂离子电池产业中最关键的环节，按锂离子电池成本比例，负极材料占比锂电池总成本的25～28％，相对于锂电池正极材料，负极材料的研究方兴未艾，较为理想的负极材料要具备以下七个特点:化学电位较低，与正义材料形成较大的电势差，从而得到较高功率的电池；应具备较高的循环比容量，在负极材料中，锂离子应该容易嵌入和嵌除；具有较高的库仑效率，以至于在锂离子脱嵌的过程中可以有较稳定的充放电电压；有良好的电子电导率和离子电导率；有良好的稳定性，对电解质有一定的兼容性；对于材料的来源，应该资源丰富，价格低廉；制造工艺简单安全，绿色无污染。但是符合以上各个条件的负极材料，目前基本不存在，因此，研究能量密度高，安全性能好，价格便宜的材料成为当务之急，这也是现阶段锂电池研究领域的热门课题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种尖晶石NiCo₂O₄/CuCo₂O₄复合材料锂离子电池负极材料及其制备方法和应用。通过本发明制备的锂离子电池负极材料首次充放电效率高和循环性能稳定，且工艺绿色简单，易于制备。本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种锂离子电池负极材料的制备方法，包括将硝酸盐和二甲基咪唑分散于甲醇溶液中，进行水热反应，固液分离得到沉淀物，将沉淀物洗涤、干燥、高温煅烧得到尖晶石NiCo₂O₄/CuCo₂O₄复合材料即锂离子电池负极材料，所述的硝酸盐为硝酸钴、硝酸铜和硝酸镍的混合物。

优选地，所述硝酸钴、硝酸铜和硝酸镍的摩尔比为(4～8)：1：(1～2)，优选为(4～8)：1：1，进一步优选为6：1：1。

优选地，所述的硝酸盐与二甲基咪唑的摩尔比为100:(1～6)，硝酸盐在甲醇中的浓度为0.025～0.15mol/L，二甲基咪唑在甲醇中浓度为2.5～3.0mol/L。

优选地，所述水热反应的条件为160～200℃，反应时间12～24h。在该温度和反应时间范围内，最终产物中杂质较少，物相较为纯净，且更易洗涤。

优选地，所述固液分离采用过滤的方法，沉淀物洗涤方法为依次用去离子水和无水乙醇洗涤三次，沉淀物干燥条件为并在60～90℃的环境中干燥6～12h。洗涤的作用在于去除未充分反应的杂质。

优选地，所述的高温煅烧的温度为400～600℃，煅烧气氛为空气气氛，煅烧时间为6～10h。

本发明还提供一种锂离子电池负极材料，采用上述任一项方法制备得到。