CN102332576A - 一种Co3O4菊花状材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种Co3O4菊花状材料及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN102332576A
CN102332576A CN201110319837A CN201110319837A CN102332576A CN 102332576 A CN102332576 A CN 102332576A CN 201110319837 A CN201110319837 A CN 201110319837A CN 201110319837 A CN201110319837 A CN 201110319837A CN 102332576 A CN102332576 A CN 102332576A
Authority
CN
China
Prior art keywords
chrysanthemum shape
chrysanthemum
gained
solvent
surfactant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201110319837A
Other languages
English (en)
Inventor
刘艳
武英
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Institute of Technology
Original Assignee
Shanghai Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Institute of Technology filed Critical Shanghai Institute of Technology
Priority to CN201110319837A priority Critical patent/CN102332576A/zh
Publication of CN102332576A publication Critical patent/CN102332576A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明公开了一种Co3O4菊花状材料及其制备方法和应用。即将化学计量比的钴盐、表面活性剂、沉淀剂与溶剂混合,将混合溶液移入反应釜中进行水热反应温度为95~105℃,时间为7.5~8.5h后洗涤并烘干得粉末状混合前驱体,再将其在空气中热处理,最终得一种Co3O4菊花状材料。所得的Co3O4菊花状材料,具有较好的电化学行为,用于可充锂离子电池的负极。

Description

一种Co3O4菊花状材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种用于锂离子电池负极材料的Co3O4菊花状材料及其制备方法。
技术背景
Co3O4是典型的p型半导体材料,具有良好的电化学行为及较高的比容量值。作为一种新型锂离子电池负极材料,Co3O4得到了广泛的研究。现有技术中现在已经有很多方法来制备Co3O4,比如热分解法[1],多元醇法[2],电化学沉积(ECD)[3],熔融盐法[4],盐溶液法[5],电化学气相沉积[6],电化学喷雾热解[7]等。上述的各种方法准备出了纳米针、纳米管、纳米立方体等结构的微纳米结构Co3O4电极材料,主要是针对Co3O4电极材料结构纳米化来改善其储锂性能,但是,由于该材料在充放电过程中的粒子的团聚造成的循环稳定性差等缺点还有待解决。本发明正是为了解决现有的技术问题而提供一种新的微纳米结构菊花状Co3O4材料的制备方法。
在制备方法及成本方面考虑,我们采取微乳法来制备。微乳法因其特殊的制备特点,比如相对大的界面,超低的界面张力,已经被广泛使用来制备纳米结构材料。微乳法中,制样反应是通过混合两种不同反应物的微乳液来实现的。微乳液属于热力学稳定体系,在一定条件下,具有保持稳定小尺寸的特性,在单分散粉体制备中具有独特的优势。在混合过程中,各种化学反应(氧化-还原反应,沉淀反应等)在水/油平衡体系内进行成核和生长[8-10]。本专利重点考虑Co3O4材料的尺寸及微纳米结构菊花状形貌对电化学行为影响,进而解决Co3O4材料在充放电过程中的粒子的团聚、循环稳定性差的问题。
参考文献
[1] X.W. Lou, D. Deng, J.Y. Lee, et al. Thermal formation of mesoporous single-crystal Co3O4 nano-needles and their lithium storage properties. J. Mater. Chem., 2008, 18: 4397~4401.
[2] A.M. Cao, J.S. Hu, L.J. Wan, et al. Hierarchically structured cobalt oxide (Co3O4): the morphology control and its potential in sensors. J. Phys. Chem. B, 2006, 110: 15858~15863.
[3] C.N. Polo da Fonseca, M.A. de Paoli, A. Gorenstein. The electrochromic effect in cobalt oxide thin films. Adv. Mater., 1991, 3: 553~555.
[4]Y.K. Liu, G.H. Wang, C.K. Xu, et al. Fabrication of Co3O4 nanorods by calcination of precursor powders prepared in a novel inverse microemulsion. Chem. Commun., 2002, 14: 1486~1487.
[5]R. Xu, H.C. Zeng. Mechanistic investigation on salt-mediated formation of free-standing Co3O4 nanocubes at 95 oC. J. Phys. Chem. B., 2003, 107: 926~930.
[6] T. Maruyama, S. Arai. Electrochromic properties of cobalt oxide thin films prepared by chemical vapor deposition. J. Electrochem. Soc., 1996, 143: 1383~1386.
[7] D.Y. Kim, S.H. Ju, H.Y. Koo, et al. Synthesis of nanosized Co3O4 particles by spray pyrolysis. J. Alloy. Compd., 2006, 417: 254~258.
[8] L.F. Gou, C.J. Murphy. Solution-phase synthesis of Cu2O nanocubes. Nano Lett., 2003, 3: 231~234.
[9] M.A. Pes, K. Aramaki, N. Nakamura, et al. Temperature-insensitive microemulsions in a sucrose monoalkanoate system. J. Colloid Interface Sci., 1996, 178: 666~672.
[10] M.H. Cao, C.W. Hu, Y.H. Wang, et al. A controllable synthetic route to Cu, Cu2O, and CuO nanotubes and nanorods. Chem. Commun., 2003, 15: 1884~1885。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种晶粒尺寸均匀的Co3O4菊花状材料。
本发明的目的之二是提供上述的一种晶粒尺寸均匀的Co3O4菊花状材料的制备方法。
本发明的目的之三是提供一种上述的Co3O4菊花状材料作为锂电池的负极材料的应用方法。
本发明的技术方案
一种Co3O4菊花状材料的制备方法,该方法包括如下步骤:
(1)、将钴盐、表面活性剂、沉淀剂与溶剂混合后搅拌30                                                
Figure 898949DEST_PATH_IMAGE001
60min,将整个混合溶液移入内衬聚四氟乙烯的高压反应釜中进行水热反应,控制水热反应温度为95
Figure 550510DEST_PATH_IMAGE001
105℃,优选为100℃,时间为7.5
Figure 330247DEST_PATH_IMAGE001
8.5h,优选为8h,得反应液;
其中所述的钴盐为硝酸钴、乙酸钴、碳酸钴或草酸钴中的一种,优选为硝酸钴;
所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化氨(CTAB);
所述的沉淀剂为尿素(Co(NH2)2);
所述的溶剂为水、正戊醇(C5H12O)和环己烷(C6H12)按体积比即水:正戊醇(C5H12O):环己烷(C6H12)为18
Figure 787773DEST_PATH_IMAGE001
31.3:1:20混合;优选按体积比即水:正戊醇(C5H12O):环己烷(C6H12)为28:1:20进行混合;
其中钴盐、表面活性剂、沉淀剂及水的混合比按摩尔比计算,即钴盐:表面活性剂:沉淀剂:水为1.82:1:7.27:545.45
Figure 602146DEST_PATH_IMAGE001
949.09;优选钴盐、表面活性剂、沉淀剂及水的混合比按摩尔比计算,即钴盐:表面活性剂:沉淀剂:水优选为1.82:1:7.27:848.48;
高压反应釜的填装度为60
Figure 424608DEST_PATH_IMAGE001
80%,优选为75%;
(2)、洗涤并烘干得到粉末状混合前驱体;
将步骤(1)所得的反应液进行离心,离心过程控制离心转速为3000
Figure 504691DEST_PATH_IMAGE001
3500r/min,时间为20
Figure 703591DEST_PATH_IMAGE001
30min,所得的离心后的固形物用去离子水和无水乙醇各洗涤3次后烘干,得粉末状混合前驱体;
其中每次洗涤所用的去离子水和无水乙醇的量按反应液:去离子水的体积比为1:50,按反应液:无水乙醇的体积比为1:1.5;
其中烘干温度控制为60
Figure 372470DEST_PATH_IMAGE001
90℃,优选为70
Figure 428150DEST_PATH_IMAGE001
80℃;
(3)、将粉末状混合前驱体在空气气氛下热处理,得Co3O4菊花状材料
将步骤(2)所得的粉末状混合前驱体在温度为290
Figure 182480DEST_PATH_IMAGE001
310℃条件下热处理3h,即得一种Co3O4菊花状材料;
其中热处理温度优选为300℃。
上述的一种Co3O4菊花状材料的制备方法所得的Co3O4菊花状材料,该材料晶粒尺寸均匀且基本为2
Figure 185071DEST_PATH_IMAGE001
4
Figure 20040DEST_PATH_IMAGE002
m。另外,在20,40,60和80mA
Figure 184306DEST_PATH_IMAGE003
g-1不同充放电机制下,充放电循环40圈后的容量保持率在90%以上,体现了较好的电化学稳定性和循环寿命。
一种Co 3 O 4 菊花状材料作为可充锂离子电池的负极材料的应用
上述的一种Co3O4菊花状材料,用于可充锂离子电池负极材料,即四氧化三钴电极负极材料,如用于六氟磷酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂及三氟化碳磺酸锂(LiPF6, LiClO4, LiAsF6及CF3SO3Li)等为电解质的可充锂离子电池中。
本发明所述的一种Co3O4菊花状材料作为可充锂离子电池的负极材料即四氧化三钴电极负极材料的制备方法,即采用涂浆法制备,其具体步骤如下:
按质量比计算,即四氧化三钴菊花状材料:乙炔黑:粘结剂(聚偏二氟乙烯(PVDF))=80:15:5,将四氧化三钴菊花状材料、乙炔黑和粘结剂混合均匀并溶于N-甲基吡咯烷酮(NMP)中,涂在处理过的镍网集流体(直径11毫米)上,于真空100℃、12h烘干,即得四氧化三钴电极负极材料。
将上述所得四氧化三钴电极负极材料为负极,金属锂片为正极,聚丙烯(PP)作为正负极之间的隔膜,1 M LiPF6及50:50 (w/w)的碳酸次乙酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC)混合液为电解液,在氩气保护的手套箱里组装成电池,在Land 电池测试系统(武汉兰电电子有限公司提供)下进行恒流充放电测试。电压区间为0.01
Figure 425931DEST_PATH_IMAGE001
3.0 V vs. Li/Li+
本发明的有益效果
本发明采用微乳法,利用水、正戊醇(C5H12O)、环己烷(C6H12)作为微乳液来制备Co3O4菊花状负极材料。在Co3O4电极材料合成过程往前驱体中加入不同化学计量比的表面活性剂十六烷基三甲基溴化氨(CTAB)及沉淀剂尿素(Co(NH2)2),使其与前驱体充分混合,通过调整水热反应时间,并按照摩尔比钴盐、沉淀剂、表面活性剂、溶剂中的水分别为1.82:1:7.27:848.48水热法制得的Co3O4电极材料,在20,40,60和80mA
Figure 28951DEST_PATH_IMAGE003
g-1不同充放电机制下,充放电循环40圈后的容量保持率在94%以上。
本发明的Co3O4菊花状负极材料,结构比表面积增大了,缩短e-及Li+的传导路径,从而提高倍率特性,体现了较好的电化学稳定性和循环寿命、纳米颗粒尺寸均匀和易批量生产等特点。
附图说明
图1、实施例1所得的Co3O4材料的SEM图;
图2、实施例2所得的Co3O4材料的SEM图;
图3、实施例3所得的Co3O4材料的SEM图;
图4、实施例4所得的Co3O4材料的SEM图;
图5、实施例5所得的Co3O4材料的SEM图;
图6、实施例1所得的Co3O4材料在不同电流密度下放电过程的循环寿命图;
图7、实施例2所得的Co3O4材料在不同电流密度下放电过程的循环寿命图;
图8、实施例3所得的Co3O4材料在不同电流密度下放电过程的循环寿命图;
图9、实施例4所得的Co3O4材料在不同电流密度下放电过程的循环寿命图;
图10、实施例5所得的Co3O4材料在不同电流密度下放电过程的循环寿命图;
图11、实施例1所得的Co3O4材料在不同电流密度下充电过程的循环寿命图;
图12、实施例2所得的Co3O4材料在不同电流密度下充电过程的循环寿命图;
图13、实施例3所得的Co3O4材料在不同电流密度下充电过程的循环寿命图;
图14、实施例4所得的Co3O4材料在不同电流密度下充电过程的循环寿命图;
图15、实施例5所得的Co3O4材料在不同电流密度下充电过程的循环寿命图。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明进一步阐述,但并不限制本发明。
实施例1
取1.47 g硝酸钴(Co(NO3)2
Figure 406842DEST_PATH_IMAGE003
6H2O,分析纯,国药集团化学试剂公司)、1.2g尿素(Co(NH2)2,分析纯,上海久亿化学试剂有限公司)、1g十六烷基三甲基溴化氨(CTAB,分析纯,上海化学试剂公司) 溶于由1.5ml正戊醇(C5H12O,分析纯,国药集团化学试剂公司)、30ml环己烷(C6H12,分析纯,国药集团化学试剂公司)及27 ml去离子水组成的混合液中,钴盐、沉淀剂、表面活性剂、溶剂中的水的摩尔比为1.82:1:7.27:545.45,整个加入过程在磁力搅拌(81-2型,上海司乐仪器有限公司)下进行。搅拌30min后,将整个混合溶液移入内衬聚四氟乙烯的高压反应釜(100ml,正信仪器厂)中,填装度为60%,在一定温度下(95℃)反应7.5h,然后自然冷却,得反应液;
将上述反应液离心分离,控制离心转速为3000r/min,时间为20min,所得的离心后的固形物用去离子水和无水乙醇先后各洗涤3次,每次分别用1000ml去离子水和30ml无水乙醇(分析纯,上海振兴化工一厂),洗涤完后在60℃下烘干得到粉末状混合前驱体;
将粉末状混合前驱体在空气气氛下、290℃热处理3h,得最终Co3O4材料。
所得的Co3O4材料的SEM(Leo 1430 VP,德国 LEO 公司)图见图1所示,从图1中可以看出所制备的Co3O4材料呈现菊花状,菊花状发散是由很多的纳米纤维自组装而成,直径在2
Figure 7588DEST_PATH_IMAGE001
4
Figure 283980DEST_PATH_IMAGE002
m左右。
实施例2
取1.47 g硝酸钴(Co(NO3)2 6H2O,分析纯,国药集团化学试剂公司)、1.2g尿素(Co(NH2)2,分析纯,上海久亿化学试剂有限公司)、1g十六烷基三甲基溴化氨(CTAB,分析纯,上海化学试剂公司) 溶于由1.5ml正戊醇(C5H12O,分析纯,国药集团化学试剂公司)、30ml环己烷(C6H12,分析纯,国药集团化学试剂公司)及47ml去离子水组成的混合液中,钴盐、沉淀剂、表面活性剂、溶剂中的水的摩尔比为1.82:1:7.27:949.09,整个加入过程在磁力搅拌(81-2型,上海司乐仪器有限公司)下进行。搅拌30min后,将整个混合溶液移入内衬聚四氟乙烯的高压反应釜(100ml,正信仪器厂)中,填装度为80%,在一定温度下(105℃)反应8.5h,然后自然冷却,得反应液;
将上述反应液离心分离,控制离心转速为3300r/min,时间为25min,所得的离心后的固形物用去离子水和无水乙醇先后各洗涤3次,每次分别用1333.3ml去离子水和40ml无水乙醇(分析纯,上海振兴化工一厂),洗涤完后在90℃下烘干得到粉末状混合前驱体;
将粉末状混合前驱体在空气气氛下、310℃热处理3h,得最终Co3O4材料。
所得的Co3O4材料的SEM(Leo 1430 VP,德国 LEO 公司)图见图2所示,从图2中可以看出所制备的Co3O4材料呈现菊花状,菊花状发散是由很多的纳米纤维自组装而成,直径在2
Figure 860772DEST_PATH_IMAGE001
4
Figure 694735DEST_PATH_IMAGE002
m左右。
实施例3
取1.47 g硝酸钴(Co(NO3)2
Figure 645374DEST_PATH_IMAGE003
6H2O,分析纯,国药集团化学试剂公司)、1.2g尿素(Co(NH2)2,分析纯,上海久亿化学试剂有限公司)、1g十六烷基三甲基溴化氨(CTAB,分析纯,上海化学试剂公司) 溶于由1.5ml正戊醇(C5H12O,分析纯,国药集团化学试剂公司)、30ml环己烷(C6H12,分析纯,国药集团化学试剂公司)及42ml去离子水组成的混合液中,钴盐、沉淀剂、表面活性剂、溶剂中的水的摩尔比为1.82:1:7.27:848.48,整个加入过程在磁力搅拌(81-2型,上海司乐仪器有限公司)下进行。搅拌30min后,将整个混合溶液移入内衬聚四氟乙烯的高压反应釜(100ml,正信仪器厂)中,填装度为75%,在一定温度下(100℃)反应8h,然后自然冷却,得反应液;
将上述反应液离心分离,控制离心转速为3500r/min,时间为30min,所得的离心后的固形物用去离子水和无水乙醇先后各洗涤3次,每次分别用1250ml去离子水和37.5ml无水乙醇(分析纯,上海振兴化工一厂),洗涤完后在80℃下烘干得到粉末状混合前驱体;
将粉末状混合前驱体在空气气氛下、300℃热处理3h,得最终Co3O4材料。
所得的Co3O4材料的SEM(Leo 1430 VP,德国 LEO 公司)图见图3所示,从图3中可以看出由规整的纳米纤维组成,且纳米纤维相互连通,均匀分布形成发散菊花状。
实施例4
取1.47 g硝酸钴(Co(NO3)2
Figure 527879DEST_PATH_IMAGE003
6H2O,分析纯,国药集团化学试剂公司)、1.2g尿素(Co(NH2)2,分析纯,上海久亿化学试剂有限公司)、1g十六烷基三甲基溴化氨(CTAB,分析纯,上海化学试剂公司) 溶于由1.5ml正戊醇(C5H12O,分析纯,国药集团化学试剂公司)、30ml环己烷(C6H12,分析纯,国药集团化学试剂公司)及42ml去离子水组成的混合液中,钴盐、沉淀剂、表面活性剂、溶剂中的水的摩尔比为1.82:1:7.27:848.48,整个加入过程在磁力搅拌(81-2型,上海司乐仪器有限公司)下进行,搅拌30min后,将整个混合溶液移入内衬聚四氟乙烯的高压反应釜(100ml,正信仪器厂)中,填装度为75%,在一定温度下(105℃)反应8.5h,然后自然冷却,得反应液;
将上述反应液离心分离,控制离心转速为3500r/min,时间为20min,所得的离心后的固形物用去离子水和无水乙醇先后各洗涤3次,每次分别用1250ml去离子水和37.5ml无水乙醇(分析纯,上海振兴化工一厂),洗涤完后在70℃下烘干得到粉末状混合前驱体;
将粉末状混合前驱体在空气气氛下、300℃热处理3h,得最终Co3O4材料。
所得的Co3O4材料的SEM(Leo 1430 VP,德国 LEO 公司)图见图4所示,从图4中可以看出所制备的Co3O4材料呈现菊花状,菊花状发散是由很多的纳米纤维自组装而成,直径在2
Figure 186088DEST_PATH_IMAGE001
4
Figure 128636DEST_PATH_IMAGE002
m左右。
实施例5
取1.47 g硝酸钴(Co(NO3)2
Figure 566571DEST_PATH_IMAGE003
6H2O,分析纯,国药集团化学试剂公司)、1.2g尿素(Co(NH2)2,分析纯,上海久亿化学试剂有限公司)、1g十六烷基三甲基溴化氨(CTAB,分析纯,上海化学试剂公司)溶于由1.5ml正戊醇(C5H12O,分析纯,国药集团化学试剂公司)、30ml环己烷(C6H12,分析纯,国药集团化学试剂公司)及42ml去离子水组成的混合液中,钴盐、沉淀剂、表面活性剂、溶剂中的水的摩尔比为1.82:1:7.27:848.48,整个加入过程在磁力搅拌(81-2型,上海司乐仪器有限公司)下进行。搅拌30min后,将整个混合溶液移入内衬聚四氟乙烯的高压反应釜(100ml,正信仪器厂)中,填装度为75%,在一定温度下(95℃)反应7.5h,然后自然冷却,得反应液;
将上述反应液离心分离,控制离心转速为3500r/min,时间为25min,所得的离心后的固形物用去离子水和无水乙醇先后各洗涤3次,每次分别用1250ml去离子水和37.5ml无水乙醇(分析纯,上海振兴化工一厂),洗涤完后在70℃下烘干得到粉末状混合前驱体;
将粉末状混合前驱体在空气气氛下、300℃热处理3h,得最终Co3O4材料。
所得的Co3O4材料的SEM(Leo 1430 VP,德国 LEO 公司)图见图5所示,从图5中可以看出所制备的Co3O4材料呈现菊花状,菊花状发散是由很多的纳米纤维自组装而成,直径在2
Figure 315084DEST_PATH_IMAGE001
4m左右。
应用实施例1
四氧化三钴电极负极材料的制备,步骤如下:
按质量比计算,即四氧化三钴材料:乙炔黑(电池级,湘潭电池厂):粘结剂(聚偏二氟乙烯(PVDF),分析纯,国药集团化学试剂公司)为80:15:5,分别将实施例1
Figure 635524DEST_PATH_IMAGE001
5所制备的四氧化三钴材料与乙炔黑和粘结剂混合均匀并分别溶于N-甲基吡咯烷酮(NMP,化学纯,上海化学试剂采购供应无联化工厂)中,涂在经丙酮(分析纯,上海振兴化工一厂)超声10min并100℃干燥处理过的镍网集流体(直径11毫米,北京有色金属研究院)上,涂覆厚度为0.2mm,于真空100℃、12h烘干,得到对应由实施例1~5所制备的四氧化三钴材料制成的四氧化三钴电极负极材料。
分别以上述所得的四氧化三钴电极负极材料为负极,金属锂片(北京有色金属研究院(纯度 99.9%))为正极,聚丙烯(PP,工业级,上海石化公司产品)作为正负极之间的隔膜,1 M LiPF6及50:50 (w/w)的碳酸次乙酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC)混合液为电解液(张家港市国泰华荣化工新材料有限公司),在氩气保护的手套箱(ZKX型,南京大学仪器厂)里组装成电池,在Land 电池测试系统(武汉兰电电子有限公司提供)下进行恒流充、放电测试。电压区间为0.01
Figure 373804DEST_PATH_IMAGE001
3.0 V vs. Li/Li+。电流密度为20,40,60和80mA
Figure 598112DEST_PATH_IMAGE003
g-1。测试环境为25℃恒温。实验数据如图615所示。
从图6~15可以看出,在20,40,60和80mA
Figure 6277DEST_PATH_IMAGE003
g-1不同充放电机制下,实施例1、2、3、4和实施例5都具有较好的电化学行为,特别是实施例3所制备的Co3O4材料充放电循环40圈后的容量保持率在90%以上,体现了最佳的电化学稳定性和循环寿命。
上述内容仅为本发明构思下的基本说明,而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换,均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种Co3O4菊花状材料的制备方法,其特征在于该方法包括如下具体步骤:
(1)、将钴盐、表面活性剂、沉淀剂与溶剂混合后搅拌30                                               
Figure 2011103198379100001DEST_PATH_IMAGE001
60min,将整个混合溶液移入内衬聚四氟乙烯的高压反应釜中进行水热反应,控制水热反应温度为95
Figure 699018DEST_PATH_IMAGE001
105℃,时间为7.5
Figure 51502DEST_PATH_IMAGE001
8.5h,得反应液;
其中所述的钴盐为硝酸钴、乙酸钴、碳酸钴或草酸钴;
所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化氨(CTAB);
所述的沉淀剂为尿素(Co(NH2)2);
所述的溶剂为由水、正戊醇(C5H12O)和环己烷(C6H12)按体积比即水:正戊醇(C5H12O):环己烷(C6H12)为18
Figure 728471DEST_PATH_IMAGE001
31.3:1:20混合而成;
其中钴盐、表面活性剂、沉淀剂及溶剂的混合比按摩尔比计算,即钴盐:表面活性剂:沉淀剂:溶剂中的水为1.82:1:7.27:545.45
Figure 104089DEST_PATH_IMAGE001
949.09;
(2)、洗涤并烘干得到粉末状混合前驱体;
将步骤(1)所得的反应液进行离心,离心过程控制离心转速为30003500r/min,时间为20
Figure 184226DEST_PATH_IMAGE001
30min,所得的离心后的固形物用去离子水和无水乙醇各洗涤3次后烘干,得粉末状混合前驱体;
其中每次洗涤所用的去离子水和无水乙醇的量按反应液:去离子水的体积比为1:50,按反应液:无水乙醇的体积比为1:1.5;
其中烘干温度控制为60
Figure 297675DEST_PATH_IMAGE001
90℃;
(3)、将粉末状混合前驱体在空气气氛下热处理,得Co3O4菊花状材料
将步骤(2)所得的粉末状混合前驱体在温度为290
Figure 222906DEST_PATH_IMAGE001
310℃条件下热处理3h,即得一种Co3O4菊花状材料。
2.如权利要求1所述的一种Co3O4菊花状材料的制备方法,其特征在于:
步骤(1)中的溶剂的混合比按体积比计算,即水:正戊醇(C5H12O):环己烷(C6H12)优选为28:1:20。
3.如权利要求2所述的一种Co3O4微球花状材料的制备方法,其特征在于步骤(1)中的钴盐、表面活性剂、沉淀剂及溶剂的混合比按摩尔比计算,即钴盐:表面活性剂:沉淀剂:溶剂中的水优选为1.82:1:7.27:848.48。
4.如权利要求1、2或3所述的一种Co3O4微球花状材料的制备方法,其特征在于:
步骤(1)中的水热反应温度优选为100℃,水热反应时间优选为8h,高压反应釜的填装度为60
Figure 384897DEST_PATH_IMAGE001
80%;
步骤(2)中的烘干温度控制优选为80℃;
步骤(3)中的热处理温度优选为300℃。
5.如权利要求4所述的一种Co3O4菊花状材料的制备方法,其特征在于步骤(1)中高压反应釜的填装度优选为75%。
6.如权利要求4所述的一种Co3O4菊花状材料的制备方法所得的一种Co3O4菊花状材料,其特征在于该菊花状材料尺寸为24
Figure 2011103198379100001DEST_PATH_IMAGE002
m。
7.如权利要求1、2或3所述的一种Co3O4菊花状材料的制备方法所得的一种Co3O4菊花状材料用于可充锂离子电池的负极材料即四氧化三钴电极负极材料。
8.如权利要求7所述的一种Co3O4菊花状材料状材料用于可充锂离子电池的负极材料即四氧化三钴电极负极材料的制备方法,其特征在于步骤如下:
把四氧化三钴纳米片状材料、乙炔黑和粘结剂即聚偏二氟乙烯按质量比计算即四氧化三钴纳米片状材料:乙炔黑:粘结剂为80:15:5,将纳米片状材料、乙炔黑和粘结剂混合均匀并溶于N-甲基吡咯烷酮中,涂在处理过的镍网集流体上,于真空100℃、烘12h,即得四氧化三钴电极负极材料。
CN201110319837A 2011-10-20 2011-10-20 一种Co3O4菊花状材料及其制备方法和应用 Pending CN102332576A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110319837A CN102332576A (zh) 2011-10-20 2011-10-20 一种Co3O4菊花状材料及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110319837A CN102332576A (zh) 2011-10-20 2011-10-20 一种Co3O4菊花状材料及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102332576A true CN102332576A (zh) 2012-01-25

Family

ID=45484271

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110319837A Pending CN102332576A (zh) 2011-10-20 2011-10-20 一种Co3O4菊花状材料及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102332576A (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102583582A (zh) * 2012-03-06 2012-07-18 南京大学 Co3O4纳米晶、其制备方法、用途及无酶过氧化氢传感器
CN103508496A (zh) * 2013-10-17 2014-01-15 中国工程物理研究院化工材料研究所 在玻璃基底上制备四氧化三钴纳米薄膜的方法
CN106268814A (zh) * 2015-05-20 2017-01-04 中国科学院大连化学物理研究所 一种花状四氧化三钴催化剂及其制备方法和应用
CN107082455A (zh) * 2017-04-25 2017-08-22 西北师范大学 一种镍掺杂四氧化三钴纳米花及其制备方法
CN107742721A (zh) * 2017-10-26 2018-02-27 南昌航空大学 花状镍钴锰锂离子电池正极材料的制备方法
CN109346721A (zh) * 2018-09-30 2019-02-15 上海应用技术大学 NiCo2O4材料及其制备和应用
CN109422294A (zh) * 2017-09-05 2019-03-05 中国科学院大连化学物理研究所 一种尺寸可控的四氧化三钴纳米颗粒的制备方法
CN110416509A (zh) * 2019-07-17 2019-11-05 肇庆市华师大光电产业研究院 一种高比容量的锂离子电池负极材料及其制备方法
CN113675393A (zh) * 2021-08-20 2021-11-19 西安热工研究院有限公司 一种形貌可控的高性能锂离子电池负极材料及其制备方法
CN114522690A (zh) * 2022-01-15 2022-05-24 中国科学院地球环境研究所 一种熔融盐法制备的富含氧空位的超薄四氧化纳米片催化剂及制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101182043A (zh) * 2007-11-09 2008-05-21 浙江华友钴镍材料有限公司 一种制备球形氧化亚钴的方法
CN101200308A (zh) * 2007-11-09 2008-06-18 浙江华友钴镍材料有限公司 电池用四氧化三钴的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101182043A (zh) * 2007-11-09 2008-05-21 浙江华友钴镍材料有限公司 一种制备球形氧化亚钴的方法
CN101200308A (zh) * 2007-11-09 2008-06-18 浙江华友钴镍材料有限公司 电池用四氧化三钴的制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘艳: "Co3O4基负极材料的制备", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技II辑》 *
叶向果: "(氢)氧化钴/镍电极材料的电化学电容行为", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》 *
叶向果: "不同形貌Co3O4的水热-微乳液法制备及其电化学性能", 《物理化学学报》 *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102583582A (zh) * 2012-03-06 2012-07-18 南京大学 Co3O4纳米晶、其制备方法、用途及无酶过氧化氢传感器
CN103508496A (zh) * 2013-10-17 2014-01-15 中国工程物理研究院化工材料研究所 在玻璃基底上制备四氧化三钴纳米薄膜的方法
CN106268814A (zh) * 2015-05-20 2017-01-04 中国科学院大连化学物理研究所 一种花状四氧化三钴催化剂及其制备方法和应用
CN107082455A (zh) * 2017-04-25 2017-08-22 西北师范大学 一种镍掺杂四氧化三钴纳米花及其制备方法
CN107082455B (zh) * 2017-04-25 2018-10-26 西北师范大学 一种镍掺杂四氧化三钴纳米花及其制备方法
CN109422294B (zh) * 2017-09-05 2021-09-17 中国科学院大连化学物理研究所 一种尺寸可控的四氧化三钴纳米颗粒的制备方法
CN109422294A (zh) * 2017-09-05 2019-03-05 中国科学院大连化学物理研究所 一种尺寸可控的四氧化三钴纳米颗粒的制备方法
CN107742721A (zh) * 2017-10-26 2018-02-27 南昌航空大学 花状镍钴锰锂离子电池正极材料的制备方法
CN109346721A (zh) * 2018-09-30 2019-02-15 上海应用技术大学 NiCo2O4材料及其制备和应用
CN110416509B (zh) * 2019-07-17 2021-05-25 肇庆市华师大光电产业研究院 一种高比容量的锂离子电池负极材料及其制备方法
CN110416509A (zh) * 2019-07-17 2019-11-05 肇庆市华师大光电产业研究院 一种高比容量的锂离子电池负极材料及其制备方法
CN113675393A (zh) * 2021-08-20 2021-11-19 西安热工研究院有限公司 一种形貌可控的高性能锂离子电池负极材料及其制备方法
CN114522690A (zh) * 2022-01-15 2022-05-24 中国科学院地球环境研究所 一种熔融盐法制备的富含氧空位的超薄四氧化纳米片催化剂及制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102332576A (zh) 一种Co3O4菊花状材料及其制备方法和应用
CN102502889A (zh) 一种Co3O4微球花状材料及其制备方法和应用
CN102201576B (zh) 一种多孔碳原位复合磷酸铁锂正极材料及其制备方法
CN110534739A (zh) 一种无定形碳包覆的金属硫化物及其制备方法
CN102231435B (zh) 一种在铜基底上制备锂离子电池电极材料CuO薄膜的方法
CN102412397A (zh) 一种Co3O4纳米片状材料及其制备方法和应用
CN106129394B (zh) 一种钛酸锂负极材料及钛酸锂电池
CN107910529A (zh) 一种锰基金属有机框架化合物包覆的锂离子电池三元正极材料及其制备方法
CN105938904A (zh) 一种钠离子电池用复合正极材料及其制备方法
CN110571416B (zh) 一种过渡金属硒硫复合物及其制备方法
CN102074687A (zh) 制备纳米级碳包覆磷酸铁锂的水热合成方法
CN103928676A (zh) 中空纳米立方NiCo2O4双金属氧化物材料及制备方法
CN107658453B (zh) 锂离子电池负极一氧化锰/石墨烯复合材料及其制备方法
CN108598444A (zh) 锂离子电池复合负极材料三氧化二钒/石墨烯及制备方法
CN109411735A (zh) 一种正极材料及其制备方法和锂离子电池
CN103066274B (zh) 一种富锂的多元复合锂离子电池正极材料及其制备方法
CN106299356B (zh) 一种锂离子电池用钒酸锂Li3VO4纳米花的高效微波辐射合成方法
CN108511701B (zh) 一种用作锂硫电池正极的镍钴硫空心球、制备方法及应用
CN105514375B (zh) 一种碳包覆Na0.55Mn2O4·1.5H2O纳米复合材料及其制备方法
CN108933255A (zh) 一种钴酸镍的制备方法和应用
CN109768256A (zh) 一种用酵母菌制备均匀碳包覆的LiFePO4纳米复合材料的方法
CN104538599A (zh) 一种硅改性到导电聚合物包覆的钴酸锂正极材料的制备方法
CN107910541A (zh) 一种锂离子电池负极球状复合材料的制备方法
CN105489884B (zh) 化学还原氧化石墨烯/镁改善镍钴锰酸锂电化学性能的方法
CN105174240B (zh) 纳米棒组装磷酸锰铁锂微球、复合材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20120125