[发明专利]一种片层状纳米羟基氧化钴及其制备方法、应用

说明书

本发明涉及一种片层状纳米羟基氧化钴及其制备方法、应用，在油浴条件下，通过共沉淀法使六亚甲基四胺与六水合氯化钴发生反应生成氢氧化钴沉淀，将沉淀物洗涤、烘干；然后在氢氧化钠溶液中，利用过硫酸铵将氢氧化钴氧化，将沉淀物洗涤、烘干；研磨过筛即得。将制得的纳米羟基氧化钴制成锂离子电池负极，其首次库伦效率高达88％，先在不同的电流下充放电循环60次，然后在0.5C(1C＝890mA/g)的电流密度下再经过300次充放电循环后仍具有942mAh/g的放电比容量，该羟基氧化钴在锂离子电池负极材料方面具有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于新材料领域，具体涉及一种片层状纳米羟基氧化钴及其制备方法、应用。

背景技术

目前商业化应用的石墨基锂离子电池负极材料质量比容量较低，且大电流充放电过程中容易产生枝晶锂而引发安全问题。

钴的氧化物具有较高的理论质量比容量，电压迟滞效应小，有望成为锂离子电池的新型负极材料。然而，由于其电子传导率及锂离子扩散速率较低，且充放电过程中体积变化较大，导致电极材料的粉化，使得容量快速衰减，循环性能及倍率性能较差，这些缺点制约了钴氧化物在锂离子电池负极材料领域中的应用。

因此，如何改善锂离子电池中金属氧化物负极材料的性能是亟需解决的问题。

发明内容

本发明提供一种片层状纳米羟基氧化钴及其制备方法、应用，旨在一定程度上解决现有技术中锂离子电池中金属氧化物负极材料首次库伦效率低，倍率性能差，循环稳定性差等技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种片层状纳米羟基氧化钴的制备方法，其中，包括步骤：

将碱性溶液与钴源溶液混合，在预定温度条件下反应，得到氢氧化钴；

在碱性条件，利用过硫酸氨或过氧化氢将所述氢氧化钴氧化，得到片层状纳米羟基氧化钴。

上述所述的片层状纳米羟基氧化钴，通过在碱性条件下原位生长的方法制得的纳米片层状羟基氧化钴，片层之间互相黏连，减小了片层之间的界面电阻，有利于电子在储能材料内部的传输，缩短锂离子的迁移路径，从而提高其倍率性能。

可选地，所述的片层状纳米羟基氧化钴的制备方法，其中，所述碱性溶液中的碱性物质为六亚甲基四胺、氢氧化钠、氢氧化钾和氨水中的任一种。

可选地，所述的片层状纳米羟基氧化钴的制备方法，其中，所述钴源溶液中的沽源为六水合氯化钴、六水合硫酸钴和硝酸钴中的任一种。

可选地，所述的片层状纳米羟基氧化钴的制备方法，其中，所述预定温度为85-140℃。

可选地，所述的片层状纳米羟基氧化钴的制备方法，其中，所述在碱性条件，利用过硫酸氨或过氧化氢将所述氢氧化钴氧化，得到片层状纳米羟基氧化钴的步骤，具体包括：

在氢氧化钠溶液中，加入过硫酸氨或过氧化氢以及所述氢氧化钴，得到混合溶液；

调节所述混合溶液的pH，使所述混合溶液呈碱性，在碱性条件下反应10-20小时，得到片层状纳米羟基氧化钴。

可选地，所述的片层状纳米羟基氧化钴的制备方法，其中，所述碱性溶液的浓度为0.01-1.0mol/L；所述钴源溶液的浓度为0.01-1.0mol/L。

可选地，所述的片层状纳米羟基氧化钴的制备方法，其中，所述碱性溶液与所述沽源溶液的浓度比为3-8:1。

可选地，所述的片层状纳米羟基氧化钴的制备方法，其中，所述在氢氧化钠溶液中，加入过硫酸氨或过氧化氢以及所述氢氧化钴，得到混合溶液的步骤中，氢氧化钠溶液的温度为25-100℃。

基于相同的发明构思，本发明还提供一种片层状纳米羟基氧化钴，其中，采用如上所述的制备方法制备得到。