[发明专利]一种泡沫铜钾离子电池材料和制备方法

说明书

本发明公开了一种泡沫铜钾离子电池材料和制备方法，用于电化学领域作为二次电池材料。包括以下步骤，步骤1，将0.02‑0.08mol/L的硫酸钴溶于无水乙醇与油酸的混合溶液中，搅拌均匀后再加入0.15‑0.45g的硫脲制成反应溶液；步骤2，将预处理后的泡沫铜片放入反应溶液中，将反应溶液升至120℃‑150℃进行溶剂热反应，反应结束后，取出泡沫铜片进行洗涤、干燥后，得到泡沫铜钾离子电池材料。本发明使用泡沫铜作为自支撑体，具有良好的导电性和延展性，作为电池负极材料，泡沫铜基底的三维网状结构将电极材料束缚在其内部，以保持电极的稳定性，提高电池的循环稳定性。在制备电极片的过程中，省去了涂膜的过程，不需要粘结剂和导电剂，减少工艺流程的同时又降低了成本。

技术领域

本发明属于电化学技术领域，具体属于一种泡沫铜钾离子电池材料和制备方法。

背景技术

随着科学技术的进步，对材料的性能要求越来越高，传统的单项材料的性能已经不能满足实际的需要，这促使人们研究制备出由多相组成的复合材料，从而达到性能提升的目的。过渡金属硫化物的往往具有较高的理论容量和较低的成本。但过渡金属硫化物的电动力学较慢，往往有较大的电压滞回，即充放电的平台不一致，这是由于过渡金属硫化物的反应机制所决定的。硫化钴电极材料的制备通常是通过涂膜的方法，在此过程中常因为粘结剂和导电剂的添加导致硫化钴本身容量贡献受到影响，并且阻碍了活性物质与电解液之间的接触浸润，使得电化学反应不能反应完全。此外，涂膜过程大多是手工完成，存在一定的操作误差，难以重复出相同的实验步骤。

综上所述，现有技术中的电池材料的制备过程需要添加导电剂和粘合剂等物质，并且硫化钴存在一定的体积膨胀、粉化严重等问题，在充放电过程中影响了硫化钴转换反应的有效发生，造成了其作为电池电极材料的容量衰减、循环稳定性不稳定以及倍率性能差等现象，严重影响了其发展前景和应用。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种泡沫铜钾离子电池材料和制备方法，用于电化学领域作为二次电池材料。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种泡沫铜钾离子电池材料的制备方法，包括以下步骤，

步骤1，将0.02-0.08mol/L的硫酸钴溶于无水乙醇与油酸的混合溶液中，搅拌均匀后再加入0.15-0.45g的硫脲制成反应溶液；

步骤2，将预处理后的泡沫铜片放入反应溶液中，将反应溶液升至120℃-150℃进行溶剂热反应，反应结束后，取出泡沫铜片进行洗涤、干燥后，得到泡沫铜钾离子电池材料。

优选的，步骤1中，所述搅拌为磁力搅拌，搅拌转速为600-800r/min。

优选的，步骤1中，所述油酸与无水乙醇的体积比为1：(4-6)。

优选的，步骤2中，所述泡沫铜片的预处理过程为，将泡沫铜片依次完全浸润在丙酮、盐酸溶液中进行超声处理，得到预处理的泡沫铜片。

进一步的，步骤2中，所述泡沫铜片在丙酮、盐酸中超声反应时间均不少于30min。

进一步的，步骤2中，所述盐酸浓度为2-3mol/L。

优选的，步骤2中，所述溶剂热反应时间为8-10h。

优选的，步骤2中，泡沫铜片洗涤用去离子水和无水乙醇交替清洗不少于3次，并在真空干燥箱中60℃恒温干燥5-8h。

优选的，步骤2中，所述反应溶液和泡沫铜片加入水热反应釜中，将水热反应釜密封后在均相反应仪中以6-10r/min的转速进行反应。

一种泡沫铜钾离子电池材料，基于上述任意一项所述的制备方法制备得到。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：