[发明专利]一种CuO/O-g-C3

说明书

本发明公开了一种CuO/O‑g‑C₃N₄锂离子电池负极材料及其制备方法，该负极材料为三维异质结构，CuO微球均匀分散在g‑C₃N₄基质中；本发明采用热缩聚法制备g‑C₃N₄后，在低温下煅烧g‑C₃N₄和L‑抗坏血酸的研磨混合物来合成富氧掺杂的g‑C₃N₄，用于CuO微球纳米结构的改性。制备得到的CuO/O‑g‑C₃N₄负极材料作为各项物理性质测试及电化学电极、电池性能等测试使用。本发明通过简单的操作步骤，温和的反应条件，将CuO微球分散在O‑g‑C₃N₄基质中以防止其团聚，有效抑制了CuO在充放电过程中的体积膨胀，有助于提高负极的充电放电效率以及改善循环性能，得到高稳定性的锂离子电池负极材料。

技术领域

本发明属于锂离子电池电极材料制备技术领域，具体涉及一种CuO/O-g-C₃N₄锂离子电池负极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池作为最有前途的储能材料之一，因具有循环寿命长、能量密度大、自放电率低、热稳定性能好、记忆效应不明显等优势，已成为新型能源领域的研究热点。目前，商业化锂离子电池主要采用人造石墨等碳材料作为负极，但由于其理论容量低(372mAh/g)，传统电极材料在比容量、循环寿命及安全性方面的局限性日益凸显，制约了锂离子电池的进一步发展。

氧化铜(CuO)的锂化电位平台高、来源广、能量密度大，其理论容量为778mAh/g，综合电化学性能优于常见的电池负极材料石墨。但氧化铜的储锂机制源于过渡族金属氧化物的自身脱嵌锂的转换反应机理，嵌入过程是从晶态到非晶态的转变，存在充放电过程中较大程度的体积增加，对锂电池充放电过程的稳定性造成影响。因此，研究解决CuO缺陷获得更高效能量密度和功率密度的电极材料已成为亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种CuO/O-g-C₃N₄锂离子电池负极材料及其制备方法，g-C₃N₄因为具有较大的表面积、可调多孔的层结构、以及成本效益的可用性,可以提高CuO的稳定性和循环性能。使用氧掺杂的g-C₃N₄(O-g-C₃N₄)改性CuO,一方面，g-C₃N₄的本征能带结构可以通过氧掺杂降低，从而提高电导率。另一方面，由于C-O-C键和N-C-O键的存在，O-g-C₃N₄和CuO之间的相互作用可以得到加强,有助于避免CuO团聚。因此，将CuO微球与O-g-C₃N₄相结合有利于提高电池负极材料的导电性，从而起到“抑制”和“导电”的双重作用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种CuO/O-g-C₃N₄锂离子电池负极材料，CuO/O-g-C₃N₄锂离子电池负极材料为三维异质结构，CuO微球均匀分散在g-C₃N₄基质中，g-C₃N₄具有大的表面积、可调多孔的层结构，其本征能带结构通过氧掺杂降低，从而提高电导率，使CuO微球与锂离子电池的电解质充分接触，防止CuO团聚，有效抑制了CuO在充放电过程中的体积膨胀。

所述的一种CuO/O-g-C₃N₄锂离子电池负极材料的制备方法，该方法包括以下步骤：