[发明专利]一种双金属有机框架电池负极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种双金属有机框架电池负极材料及其制备方法，其中负极材料由铜镍双金属配合物、导电碳黑、粘结剂和溶剂组成，其负极材料中铜镍双金属配合物呈弥散分布，方法步骤为制备双金属混合溶液、双金属混合溶液加热处理和电极制备。本发明提出的铜镍双金属有机框架相比目前在锂电应用较多的钴等金属有机框架，原始材料的价格低廉，材料所蕴含的容量大，较为过去的产品性价比更高。

技术领域

本发明涉及锂离子电极材料领域，特别涉及一种双金属有机框架电池负极材料。

背景技术

锂离子电池是目前应用最广泛的二次电池之一，但是随着科技与生活的进步，低容量的锂离子电池已无法满足人们的成产生活需要。目前商业化的锂离子电池负极材料石墨理论比容量仅有372mAh/g，因此急需新型负极材料替代石墨。

金属有机框架目前主要应用于催化、储氢等领域，同时也可作为模板制备过度金属氧化物并应用于储能。目前大部分的金属有机框架都较难直接用作锂离子电池负极材料，只能作为前驱体制备得到过渡金属氧化物负极。由金属有机框架制得的过渡金属氧化物负极可以继承金属有机框架材料比表面积大、孔道规则等优点，但同时也会有过渡金属氧化物负极的诸多缺点，比如可逆性差，能量效率低等缺点。直接使用金属有机框架材料，相比于制备其对应的氧化物来说，更为简单，节能，更适合产业化。同时，目前的研究表明，双金属有机框架材料由于两种金属件的协同效应，较单金属的有机框架材料更有优势，同时铜镍双金属有机框架的比容量相比其他金属而言更高。

目前很少有金属有机框架直接用作锂离子电池负极材料，并且发现的大部分金属有机框架都无法满足锂离子电池负极材料的要求。本发明找到了一种可以直接作为锂离子电池负极材料的双金属有机框架，并且其充放电性能可以超过目前的商业化石墨负极材料。该双金属有机框架与由金属有机框架制得的过渡金属氧化物相比，制备过程更简单，节能。与普通单金属有机框架相比，该双金属有机框架循环性能更好，充放电容量更高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种双金属有机框架电池负极材料。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明一种双金属有机框架电池负极材料，所述负极材料由铜镍双金属配合物、导电碳黑、粘结剂和溶剂组成，其负极材料中铜镍双金属配合物呈弥散分布。

作为本发明的一种优选技术方案，所述镍金属化合物为镍金属盐酸盐、镍金属草酸盐和镍金属乙酸盐中的一种，所述溶剂为DMF、甲醇和乙醇中的一种，所述配体为对苯二甲酸、间苯三甲酸和2-甲基咪唑中的一种。

本发明还提供了这种双金属有机框架电池负极材料的制备方法，具体步骤如下：A.制备双金属混合溶液；

称取0.01molCu(NO₃)₂·xH₂O和0.005mol镍金属化合物，溶解于30ml溶剂中磁力搅拌至完全溶解，得到金属盐溶液，同时称取0.01mol配体溶解于30ml 溶剂中磁力搅拌至完全溶解，然后将金属盐溶液倒入配体溶液中，搅拌至完全溶解，得到双金属混合溶液；

B.双金属混合溶液溶剂热处理；

将双金属混合溶液转移至聚四氟乙烯内衬反应釜中密封，120～150℃溶剂热反应24h，将反应所得产物抽滤收集后，80℃真空干燥12h，待干燥完后磨成粉末，得到粉末D；

C.电极制备；

将粉末D、导电碳黑、粘结剂按照7:2:1的比例混合均匀，添加溶剂NMP 调成浆料，将该浆料涂覆于铜箔的一侧，在80℃的温度下烘干8～12h，然后将其裁成直径12mm的圆形极片，得到锂离子电池的极片。