[发明专利]一种氧化钨/碳的花球状锂电池复合负极材料的制备方法

说明书

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种氧化钨/碳的花球状锂电池复合负极材料的制备方法，是将可溶性钨酸盐溶解于浓度5～50g/L的聚醚F127水溶液中，然后再加入多巴胺溶液进行混合、离心、干燥、煅烧制得，本发明采用钨酸盐的沉淀和多巴胺的聚合相互促进的方法，在聚醚F127的存在下，通过一步反应同时实现氧化钨的沉淀、微观形貌的调节和多巴胺的包覆，制备出了具有花球状微米级氧化钨/碳结构的锂电池负极材料。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种氧化钨/碳的花球状锂电池复合负极材料的制备方法。

背景技术

尽管锂电池石墨负极材料早已经实现了商业应用，然而，石墨基负极材料在质量比容量和大倍率放电等方面的限制仍然是限制锂电池发展的重要问题。近年来，基于钨元素的锂电池负极材料正在引起人们越来越多的关注，这主要是因为钨基负极材料在理论容量、大倍率放电和充放电体积变化等方面具有显著的优势，其中三氧化钨更是被认为是一种比较有前景的过渡金属氧化物，然而其在插锂和脱锂过程中，三氧化钨的体积的变化导致材料结构的严重破坏、SEI膜的形成和循环容量快速衰减，并且其电导率和离子扩低散率对实现性能较好的负极造成难以克服的障碍。

专利CN110327913A在强酸和高温高压条件下，用石墨烯包覆了片状的氧化钨材料。专利CN109928750A通过NbO₂和WO₂混合研磨和高温煅烧，制备出可以进行快速充放电的铌钨氧化钨负极材料；专利CN110304658A通过水热合成法，实现了铌钨氧化钨负极材料的纳米化和形貌结构的微观控制；专利CN111056572A为他们所合成的一维微米级钨基负极材料有助于锂离子在负极材料中的扩散，从而提升材料的电化学性能。然而，钨基负极材料的电子导电率低，仍然需要发展出一种钨基和碳基的复合负极材料以综合二者的优势，从而制备出氧化钨/碳复合负极材料，但目前主流的碳源是酚醛树脂，但是其具有合成步骤复杂，有毒等缺点。

聚多巴胺(PDA)因其良好的生物相容性、无毒和可持续的优点，被广泛应用于氧化钨材料的改性过程中。专利CN107032404A用氨水催化多巴胺聚合的方法，制备出具有树枝状结构的氧化钨/碳复合结构，并将其应用与催化产氢过程中；专利CN107032404B采用多巴胺作为稳定剂和钨前躯体的还原剂，制备出具有超小缺陷的WO_3-x/C结构，并将其应用癌症治疗过程中；专利CN110993911A在弱碱性环境下，催化多巴胺、钨酸盐和钼酸盐的共沉淀，制备出具有高放电比容量的锂离子电池负极材料。专利CN110783561A则公开了一种碳自包覆微米级氧化钨、负极材料、电池及制备方法。然而，氧化钨的沉淀、微观形貌的调节和多巴胺的包覆往往需要多步反应才能实现，这增大了生产能耗以及投入，不利于工业化发展。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种氧化钨/碳的花球状锂电池复合负极材料的制备方法。

具体是通过以下技术方案来实现的：

一种氧化钨/碳的花球状锂电池复合负极材料的制备方法，是将可溶性钨酸盐溶解于浓度5～50g/L的聚醚F127水溶液中，然后再加入多巴胺溶液进行混合、离心、干燥、煅烧制得。

所述可溶性钨酸盐为钨酸钠、钨酸钾、磷钨酸钠、仲钨酸铵和偏钨酸铵中的一种或多种混合物。

所述聚醚F127为聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物，其平均分子量为1000～15000。

一种氧化钨/碳的花球状锂电池复合负极材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)材料准备：取聚醚F127溶解于水中，制成浓度5～50g/L的聚醚F127水溶液，然后将可溶性钨酸盐溶解在聚醚F127水溶液中，使得体系中钨酸盐浓度为0.5～5mmol/L，制得含钨酸盐和聚醚F127的分散液；取多巴胺溶解于去离子水中，形成多巴胺溶液；