CN105449215A - 一种葡萄糖二酸钴配位聚合物作为锂离子电池负极材料的应用 - Google Patents
一种葡萄糖二酸钴配位聚合物作为锂离子电池负极材料的应用 Download PDFInfo
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Abstract
一种葡萄糖二酸钴配位聚合物作为锂离子电池负极材料的应用，所述葡萄糖二酸钴配位聚合物的分子式为[Co2(C6H8O8)2(H2O)2]2·2H2O，将葡萄糖二酸钴配位聚合物晶体研磨至200目～500目粉末，然后再与乙炔黑、聚偏氟乙烯混合，滴加PVDF，搅拌形成负极浆料，将所得负极浆料涂布在铜箔上，于25℃恒温烘箱中真空干燥12h，即得负极极片，所述[Co2(C6H8O8)2(H2O)2]2·2H2O与乙炔黑、PVDF的质量比为1.0：0.1～2.0：0.05～0.2；所述负极浆料在铜箔上的涂布量为1～20mg/cm2。该材料具有较高的放电比容量和较好的循环稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及葡萄糖二酸钴配位聚合物作为锂离子电池负极材料的应用。
技术背景
20世纪，人类依靠化石能源使全球经济得到了飞速发展，直到现在，化石等不可再生能源依然占到全球能源构成的80％。然而，大量不可再生能源的使用，使得未来的能源安全充满了诸多不确定因素。同时不合理的能源结构也造成了全球环境污染，生态破坏等问题。可以说，开发新能源，改变传统的能源结构已经是迫在眉睫了。而电能由于清洁、安全且便利等特点愈发显示出其优越性，也越来越受到人们的青睐。因此，能将化学能直接转变成电能的化学电源，也随之引起了人们的广泛关注。而便携式电子设备的飞速发展则迫使化学电源朝着轻型、小型、长使用寿命型发展。这也催生了具有高能量密度、灵巧轻便、循环使用寿命长的锂离子电池产业的产生和发展。锂离子电池由于其良好的能量存储和输出特性，已成为纯电动汽车储能设备的首选电源，其中锂离子电池负极材料的选用是影响锂电池性能的关键因素之一。
锂离子电池负极材料的研究主要集中在硅基材料、锡基材料、过渡金属氧化物和钛酸锂材料等方面，将有机金属配位聚合物应用在锂离子电池负极材料上的研究成果鲜见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的锂离子电池负极材料。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种葡萄糖二酸钴配位聚合物作为锂离子电池负极材料的应用，所述葡萄糖二酸钴配位聚合物分子式为[Co2(C6H8O8)2(H2O)2]2·2H2O。
所述[Co2(C6H8O8)2(H2O)2]2·2H2O合成方法为：将反应物四水合醋酸钴和葡萄糖二酸钾按摩尔比1：1～1：4混合溶解在去离子水中，在50℃～95℃下搅拌l小时～10小时，缓慢冷却到室温，过滤，滤液室温下放置2周后，析出洋红色块状晶体，产率30～50％，晶体用乙醇洗涤，置于烘箱中于20～40℃真空干燥2～12h，即得成品。
所述组装锂离子电池负极的方法为：
将[Co2(C6H8O8)2(H2O)2]2·2H2O晶体研磨至200目～500目粉末，然后再与乙炔黑、聚偏氟乙烯混合，滴加N-甲基吡咯烷酮(PVDF)，搅拌形成负极浆料，将所得负极浆料涂布在铜箔上，于25℃恒温烘箱中真空干燥12h，即得负极极片。
其中，所述葡萄糖二酸钴配位聚合物为活性物质，乙炔黑为导电剂，PVDF为粘结剂。
所述葡萄糖二酸钴配位聚合物粉末与乙炔黑、PVDF的质量比为1.0：0.1～2.0：0.05～0.2；所述负极浆料在铜箔上的涂布量为1～20mg/cm2。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种新的锂离子电池负极材料——葡萄糖二酸钴配位聚合物，与目前已报导的多晶硅、石墨等负极材料相比，该材料具有较高的放电比容量和较好的循环稳定性。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行进一步的说明，但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1
将四水合醋酸钴和葡萄糖二酸钾按摩尔比1：1混合溶解在去离子水中，在50℃下搅拌10小时，缓慢冷却到室温，过滤，滤液室温下放置2周后，析出洋红色块状葡萄糖二酸钴配位聚合物晶体：[Co2(C6H8O8)2(H2O)2]2·2H2O。晶体用乙醇洗涤，置于烘箱中于20℃真空干燥12h。产率30％。
葡萄糖二酸钴配位聚合物：[Co2(C6H8O8)2(H2O)2]2·2H2O作为锂离子电池负极材料的应用：
将葡萄糖二酸钴配位聚合物晶体研磨至200目粉末，然后将葡萄糖二酸钴配位聚合物粉末与乙炔黑、聚偏氟乙烯以质量比为1.0：0.1：0.05混合，滴加N-甲基吡咯烷酮，搅拌形成负极浆料，将所得负极浆料涂布在铜箔上，涂布量为20mg/cm2。最后于25℃恒温烘箱中真空干燥12h，即得负极极片。该负极极片在20mA·g-1充放电速率下进行充放电，充放电电压范围为0～2.5V，放电比容量达到440mAh·g-1。
实施例2
将四水合醋酸钴和葡萄糖二酸钾按摩尔比1：4混合溶解在去离子水中，在95℃下搅拌1小时，缓慢冷却到室温，过滤，滤液室温下放置2周后，析出洋红色块状葡萄糖二酸钴配位聚合物晶体：[Co2(C6H8O8)2(H2O)2]2·2H2O。晶体用乙醇洗涤，置于烘箱中于40℃真空干燥2h。产率47％。
葡萄糖二酸钴配位聚合物：[Co2(C6H8O8)2(H2O)2]2·2H2O作为锂离子电池负极材料的应用：
将葡萄糖二酸钴配位聚合物晶体研磨至500目粉末，然后将葡萄糖二酸钴配位聚合物粉末与乙炔黑、聚偏氟乙烯以质量比为1.0：2.0：0.05混合，滴加N-甲基吡咯烷酮，搅拌形成负极浆料，将所得负极浆料涂布在铜箔上，涂布量为4mg/cm2。最后于25℃恒温烘箱中真空干燥12h，即得负极极片。该负极极片在20mA·g-1充放电速率下进行充放电，充放电电压范围为0～2.5V，放电比容量达到240mAh·g-1。
实施例3
将四水合醋酸钴和葡萄糖二酸钾按摩尔比1：1混合溶解在去离子水中，在85℃下搅拌2小时，缓慢冷却到室温，过滤，滤液室温下放置2周后，析出洋红色块状葡萄糖二酸钴配位聚合物晶体：[Co2(C6H8O8)2(H2O)2]2·2H2O。晶体用乙醇洗涤，置于烘箱中于20℃真空干燥12h。产率50％。
葡萄糖二酸钴配位聚合物：[Co2(C6H8O8)2(H2O)2]2·2H2O作为锂离子电池负极材料的应用：
将葡萄糖二酸钴配位聚合物晶体研磨至300目粉末，然后将葡萄糖二酸钴配位聚合物粉末与乙炔黑、聚偏氟乙烯以质量比为1.0：0.2：0.2混合，滴加N-甲基吡咯烷酮，搅拌形成负极浆料，将所得负极浆料涂布在铜箔上，涂布量为1mg/cm2。最后于40℃恒温烘箱中真空干燥12h，即得负极极片。该负极极片在20mA·g-1充放电速率下进行充放电，充放电电压范围为0～2.5V，放电比容量达到540mAh·g-1。
Claims (3)
1.一种葡萄糖二酸钴配位聚合物作为锂离子电池负极材料的应用，所述葡萄糖二酸钴配位聚合物的分子式为[Co2(C6H8O8)2(H2O)2]2·2H2O。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于所述葡萄糖二酸钴配位聚合物的制备方法为：将反应物四水合醋酸钴和葡萄糖二酸钾按摩尔比1：1～1：4混合溶解在去离子水中，在50℃～95℃下搅拌l小时～10小时，缓慢冷却到室温，过滤，滤液室温下放置2周，析出洋红色块状晶体，晶体用乙醇洗涤，置于烘箱中于20～40℃真空干燥2～12h，即得成品。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于所述具体应用方法为：
将葡萄糖二酸钴配位聚合物晶体研磨至200目～500目粉末，然后再与乙炔黑、聚偏氟乙烯混合，滴加PVDF，搅拌形成负极浆料，将所得负极浆料涂布在铜箔上，于25℃恒温烘箱中真空干燥12h，即得负极极片，所述[Co2(C6H8O8)2(H2O)2]2·2H2O与乙炔黑、PVDF的质量比为1.0：0.1～2.0：0.05～0.2；所述负极浆料在铜箔上的涂布量为1～20mg/cm2。
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