CN108390014A - 泡沫镍负载不同形貌一氧化钴纳米材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种泡沫镍负载不同形貌一氧化钴纳米材料的制备方法，包括：将片状的泡沫镍置于超声清洗机中进行清洗，将清洗后的泡沫镍置于干燥箱中进行干燥；将六水合氯化钴粉末分散到加入有尿素的分散溶剂中，室温下磁力搅拌形成悬浊液；将悬浊液转移至高压水热反应釜中，并将已干燥的片状的泡沫镍倾斜地放入高压水热反应釜中，密封高压水热反应釜，将高压水热反应釜置于干燥箱中，于160～200摄氏度的条件下保温15～18小时后，自然冷却至室温；取出高压水热反应釜中中的泡沫镍，置于超声清洗机中进行清洗后，于真空干燥箱内进行干燥，得到前驱体；以及煅烧步骤前驱体，煅烧温度设定为400～520摄氏度，煅烧时间设定为3～4小时。

Description

泡沫镍负载不同形貌一氧化钴纳米材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池负极材料，尤其涉及泡沫镍负载一氧化钴纳米材料的制备方法。
背景技术
随着汽车工业的不断发展，石油等不可再生资源的枯竭愈发严重，同时不可再生资源造成的环境污染也成为全球关注的重点问题之一。因而，研发新一代高性能、环保及绿色的化学电源是解决可持续发展的重要内容。锂离子电池作为一种高效的新型绿色环保储能器件，具有能量密度高、工作电压高、自放电小、循环寿命长、安全性能好以及无记忆效应等优点，是一种当今国际公认的理想化学能源，因而广泛地应用于手机、笔记本电脑、摄像机等便携式电子设备以及小型电动工具中，并有望在电动汽车、航天航空、医疗机械等尖端科技领域得到大规模的使用。因而研发具有高性能、低成本、寿命长的锂离子电池已经成为国内外研究的热门问题之一。
负极作为锂离子电池重要的一部分，对于锂离子电池性能起着至关重要的作用，并得到了广泛的研究。目前商用的锂离子电池负极材料主要是石墨类，然而石墨类材料在作为锂离子电池负极材料容量仅仅只有约372mAh/g，无法满足日益增长的高性能存储要求。因此，开发新一代高性能的锂离子电池负极材料显得尤为重要。
过渡金属氧化物CoO(一氧化钴)因其具有高的理论比容量(约716mAh/g)，被视为下一代最有发展前景的锂离子电池负极材料。然而，一氧化钴作为锂离子电池负极材料也面临着首次库伦效率低、电极粉化、体积膨胀等问题。国内外众多报道中，人们通过设计不同形貌的CoO纳米材料来改善上述问题，但问题没有得到根本地解决。而作为导电集流体，泡沫镍、泡沫铜等具有三维网状结构、导电性能好、大的比表面积等特点作为锂离子电池负极材料能够最大限度的缓冲充放电过程中所造成的体积膨胀效应、电子导电性低等问题，从而保证优异的电化学性能。
英文文献《Synthesis of CoO Porous Nanowire Arrays on Ti Substrate andTheir Application as Lithium-Ion Battery Electrodes》公开了一种纳米线状的CoO材料制备方法，该报道通过将一氧化钴纳米材料长在钛箔上，从而得到纳米线阵列。该材料作为锂离子电池负极材料，由于纳米线阵列的不规整，杂乱无章，从而导致不可逆容量的增加以及体积效应，使得总的比容量和电化学性能并未得到根本的改善。因此需要进一步研究在导电集流体上负载纳米材料提高其电化学性能。
英文文献《CoO nanosheets derived from electrodeposited cobalt metaltowards high performance lithium ion batteries》公开了一种纳米片状的CoO材料制备方法，该报道通过将CoO纳米片长在Cu箔上，得到了厚度约为50nm的纳米片结构，同时作为锂离子电池负极材料时，在电流密度为0.1C时经过80次循环，容量仅有约700mAh/g，即使经过碳包覆后，容量也仅有约750mAh/g，因而其性能需要进一步提高。
英文文献《Urchin-like CoO-C micro/nano hierarchical structures as highperformance anode materials for Li-ion batteries》公开报道了海胆结构的CoO-C材料的制备方法，作为锂离子电池负极材料，在电流密度为100mA/g循环100次之后，容量仅有755mAh/g，其性能需要进一提升。因而，我们在前人的研究基础上，引入泡沫镍作为集流体以此增强负极材料的导电性，缓解充放电过程中的体积效应，提高电化学性能。
英文文献《Self-assembled Co3O4nanostructure with controllablemorphologytowards high performance anode for lithium ion batteries》报道了一种纳米线状和一种纳米片状的Co3O4的制备方法，该报道通过控制水热反应的温度分别在泡沫镍上生长出具有不同形貌的Co3O4纳米材料。结果表明，在电流密度为100mA/g时经过100次循环后，Co3O4-NFs和Co3O-NWs容量分别为约1200mAh/g和约800mAh/g，两种材料作为锂离子电池负极材料均具有良好的循环稳定性。
如中国专利申请No.200910088912.8揭示的一种核壳结构的CoO-Co复合材料的制备方法，所提供的复合材料的壳层为多孔CoO空心球，壳层的直径为250-300nm；核为一个或两个直径为50-180nm的金属Co实体球，通过溶剂热法制备出具有多孔结构的Co3O4后，再以Co3O4为前驱体经低温固相还原法制备出具有核壳结构的CoO-Co复合材料。然而，该方法制备的CoO-Co复合材料用作锂离子电池负极材料，初始放电容量仅有750mAh/g，循环20圈后容量仅有700mAh/g，较低的理论比容量不能满足高容量锂电材料发展的需求，其容量低的主要原因是微球状CoO-Co复合材料的比表面积小，从而导致储锂位点的减少，影响电解液与电极的接触。
又如中国专利申请No.201610375905.6揭示的一种三维多孔碳骨架/CoO复合材料的制备方法，是以植物薄壁组织为生物质碳原料，通过酸浸泡处理得到预碳化的前驱体，后将前驱体与碱混合并充分研磨，在管式炉中热处理得到三维多孔碳骨架，再将此三维多孔碳骨架浸泡在含有钴盐的溶液中，然后抽滤并进行干燥，最后放入管式炉内热处理得到三维多孔碳骨架负载CoO的复合物，该复合物应用于锂离子电池具有良好的循环性能和倍率性能；植物薄壁组织为生物质碳原料制备的多孔碳骨架具有稳定的结构支撑CoO的负载；通过控制尿素的加入量可以得到不同孔径分布的多孔碳骨架；多孔的碳骨架不仅可以稳定CoO的结构，同时也提高了CoO的导电性使得电子的传输速率加快，电化学反应加快，有利于倍率性能的提升。然而，该方法制备的三维多孔碳骨架/CoO复合材料用作锂离子电池负极材料，初始放电容量仅有700mAh/g，不能满足高容量动力电池的需求，其容量低的主要原因是材料本身的导电性能差，影响了离子和电子的传输。
因此，提供一种在增加电子传输速率而提升其倍率性能同时减少电极在充放电过程电极粉化与崩塌的一氧化钴纳米材料的制备方法成为业内急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有锂离子电池负极材料研究发明中的瓶颈，提出一种环保、工艺简单的一氧化钴纳米材料的制备方法，以泡沫镍作为基底，在作为锂离子电池负极材料时，不添加粘结剂和导电炭黑，避免额外的质量，一方面增加电子传输速率保持良好的电子接触而提升其倍率性能，另一方面减少电极在充放电过程由于体积膨胀引起的电极粉化与崩塌，保持结构的完整性。
为了实现上述目的，本发明提供了一种泡沫镍负载不同形貌一氧化钴纳米材料的制备方法，包括：(1)将片状的泡沫镍置于超声清洗机中进行清洗，将清洗后的泡沫镍置于干燥箱中进行干燥；(2)将六水合氯化钴粉末分散到加入有尿素的分散溶剂中室温下磁力搅拌0.5～1.5小时形成悬浊液，其中，六水合氯化钴与尿素的质量为1：2～3；(3)将步骤(2)中的悬浊液转移至高压水热反应釜中，并将步骤(1)中已干燥的片状的泡沫镍倾斜地放入高压水热反应釜中，密封高压水热反应釜，设定高压水热反应釜中的压力为1.6MPa～2.0Mpa，将高压水热反应釜置于干燥箱中，于160～200摄氏度的条件下保温15～18小时后，自然冷却至室温；(4)取出高压水热反应釜中的泡沫镍，置于超声清洗机中进行清洗后，于真空干燥箱内进行干燥，得到前驱体；以及(5)煅烧步骤(4)中获得的前驱体，煅烧温度设定为400～520摄氏度，煅烧时间设定为3～4小时。
其中，本发明中选用泡沫镍作为反应基底，利用了其很大的比表面积、高的离子导电性、独特的三维介孔结构以及低成本的优势，其中，大的比表面积能够保证电极在充放电的过程中提供足够的空间和电化学活性位点，保证电极和电解液的充分接触以便缩短离子的传输路径，增强电子的导电性。独特的三维网络状结构能够减缓电极在充放电过程中所造成的体积膨胀效应，保证电极材料结构的完整性，从而提高材料的电化学性能。
另外，本发明以泡沫镍作为水热反应的基底，可以减少导电炭黑与粘结剂的使用，减少电极片质量的增加，从而增加了材料的导电性，缩短离子的传输路径，有利于反应中离子的快速传输。
其中，步骤(1)中清洗泡沫镍用于除去泡沫镍表面的氧化物，保证泡沫镍的纯度。
可选择地，步骤(1)中的清洗泡沫镍的清洗剂依次为3mol/L的盐酸、丙酮、无水乙醇及去离子水。
可选择地，步骤(1)中泡沫镍于3mol/L的盐酸溶液中的超声清洗时间设定为25～35分钟，泡沫镍于丙酮的超声清洗时间设定为10～20分钟、泡沫镍于无水乙醇的超声清洗时间设定为10～15分钟，泡沫镍于去离子水中的超声清洗时间设定为10～15分钟。
可选择地，步骤(1)中的干燥温度设定为50～70摄氏度，干燥时间设定为5～10小时。
可选择地，步骤(1)中片状的泡沫镍的规格为250～320毫克每升，厚度为0.3～0.8毫米。
优选地，步骤(1)中片状的泡沫镍的规格为280毫克每升，厚度为0.5毫米。
优选地，步骤(1)中片状的泡沫镍的尺寸为3*4平方厘米。
其中，步骤(1)中片状的泡沫镍的选择主要考虑到泡沫镍的孔径和泡沫镍的厚度，使得所制备的一氧化钴纳米材料能够更好地镶嵌到泡沫镍的表面。
可选择地，步骤(2)中的分散溶剂设定为去离子水或无水乙醇，其中，尿素与去离子水的质量比为0.55:25～35，尿素与无水乙醇的质量比为0.55:20～25。
优选地，步骤(2)中磁力搅拌的速度为300～400RPM。
步骤(2)中的分散溶剂为去离子水时，获得的纳米线状一氧化钴纳米材料，步骤(2)中的分散溶剂为无水乙醇时，获得多面体状一氧化钴纳米材料。
其中，分散溶剂的选择主要考虑到一氧化钴前驱体纳米线结构和一氧化钴前驱体多面体结构的形成。
可选择地，步骤(2)中的分散溶剂设定为先后加入的去离子水和无水乙醇，其中，尿素与去离子水的质量比为0.55:25～35，尿素与无水乙醇的质量比为0.55:20～25，从而同时获得相互嵌合的两种形貌的一氧化钴纳米材料。
优选地，步骤(2)中六水合氯化钴与尿素的质量为1:2～3。
更优选地，步骤(2)中六水合氯化钴与尿素的质量为1：2.5。
其中，六水合氯化钴与尿素的质量比的选择主要考虑到在保证高容量和高稳定性的前提下，纳米线状一氧化钴纳米材料和多面体状一氧化钴纳米材料能够提供更多的孔隙结构和活性位点，保证其足够的嵌锂位点。
其中，步骤(2)中室温下磁力搅拌的目的在于使得钴离子更加均匀地分散到含有尿素的分散溶剂中。
可选择地，步骤(3)中的高压水热反应釜中的填充量为50％～75％。
优选地，步骤(3)中的高压水热反应釜中的填充量为55％～70％。
更优选地，步骤(3)中的高压水热反应釜中的填充量为60％。
其中，步骤(3)中于高压水热反应釜中发生的水热反应温度和时间取决于一氧化钴前驱体层纳米线和多面体结构形成的温度和充分反应的时间，加料的比例也是取决于一氧化钴前驱体纳米线和多面体结构形成的压强条件。
其中，高压水热反应釜是一种能够分解难溶物质的密闭容器，其可以营造一种高温高压防腐高纯的环境发生水热反应，通过控制反应的温度、时间和溶剂来改变纳米材料的形貌，得到不同的前驱体，从而达到实验的目的。
而水热反应是指温度为100～1000℃、压力为1MPa～1GPa条件下利用水溶液中物质化学反应所进行的合成。在亚临界和超临界水热条件下，由于反应处于分子水平，反应性提高，因而水热反应可以替代某些高温固相反应。又由于水热反应的均相成核及非均相成核机理与固相反应的扩散机制不同,因而可以创造出其它方法无法制备的新化合物和新材料。一系列温和与高温高压水热反应的开拓及其在此基础上开发出来的水热反应路线,已成为目前获取多数无机功能材料和特种组成与结构的无机化合物的重要途径。
可选择地，步骤(4)中进行清洗泡沫镍的清洗剂为去离子水和无水乙醇，超声清洗的次数为5～10次。
可选择地，步骤(4)中的真空干燥箱的干燥温度为60～80℃，干燥时间为8～10小时。
本发明的制备方法以六水合氯化钴为原料，同时以泡沫镍作为水热反应的基底，通过以去离子水和无水乙醇两种不同种类溶剂的作用，通过水热反应和高温煅烧的过程，获得的两种不同形貌的一氧化钴纳米材料为纳米线状一氧化钴纳米材料和多面体状一氧化钴纳米材料，具有不同形貌，表现出不同的电化学性能。
本发明制备的纳米线状一氧化钴纳米材料排列整齐，由许多小颗粒组成，极大地增加了材料的比表面积，有助于电解液的扩散及其与活性成分的充分接触，加快了离子迁移速率，从而增加材料的电化学性能。纳米线状一氧化钴纳米材料具有很大的介孔，广泛的孔径分布，提高了材料的电导率，其纳米线排列规整能够缓冲充放电过程当中的体积效应，从而提高了材料的结构稳定性。
本发明制备的多面体状的一氧化钴纳米材料具有规则的多面体形状，多面体状的一氧化钴纳米材料中存在很多的介孔和镶嵌的一氧化钴纳米颗粒，可以使得材料的结构更加紧密，从而使得电极在充放电过程中更加稳定，循环性能更佳。
本发明的有益效果是：(1)、以泡沫镍作为反应的基底，能够减少粘结剂和导电炭黑的使用，减少额外的质量，同时不需要经过调浆等步骤，缩短了实验周期，节时省力；(2)、通过控制溶剂的种类，合成出具有纳米线结构和多面体结构的两种不同形貌的一氧化钴纳米材料，实现材料形貌的可控性；(3)、通过本发明方法制备的纳米线状和多面体状的一氧化钴纳米材料，首次充放电容量有了很大的提高，在200mA/g的电流密度下80次充放电循环后可以保持1398mAh/g和851mAh/g的可逆比容量，展现了优异的电化学性能；(4)实验原料绿色环保无污染，促进了生态的可持续发展，制备工艺流程简单，操作方便，设备易得，成本低；(5)探究了不同溶剂对于一氧化钴纳米材料形貌以及性能的影响，对于今后锂离子电池负极材料的研究提供了新的视角及视角。
附图说明
图1为本发明的纳米线状一氧化钴纳米材料与多面体状一氧化钴纳米材料的形成原理图。
图2为本发明的实施例1和2的纳米线状一氧化钴纳米材料与多面体状一氧化钴纳米材料的XRD图。
图3为本发明的实施例1和2的纳米线状一氧化钴纳米材料与多面体状一氧化钴纳米材料的SEM图，其中a、b依次为其局部放大图。
图4为本发明的实施例1和2的纳米线状一氧化钴纳米材料与多面体状一氧化钴纳米材料的TEM图，其中a、b依次为其局部放大图。
图5为本发明的实施例1和2的纳米线状一氧化钴纳米材料与多面体状一氧化钴纳米材料的循环性能曲线(200mA/g)。
图6为本发明的实施例1和2的纳米线状一氧化钴纳米材料与多面体状一氧化钴纳米材料的倍率性能曲线图。
具体实施方式
根据本发明的一种非限制性实施方式，提供了一种泡沫镍负载不同形貌一氧化钴纳米材料的制备方法，该方法包括以下步骤。
(1)将片状的泡沫镍置于超声清洗机中进行清洗，将清洗后的泡沫镍置于干燥箱中进行干燥。
(2)将六水合氯化钴粉末分散到加入有尿素的分散溶剂中，室温下磁力搅拌0.5～1.5小时形成悬浊液，搅拌速度为300～400RPM，其中，六水合氯化钴与尿素的质量为2：3～8.
(3)将步骤(2)中的悬浊液转移至高压水热反应釜中，并将步骤(1)中已干燥的片状的泡沫镍倾斜地放入高压水热反应釜中，密封高压水热反应釜，设定高压水热反应釜中的压力为1.6MPa～2.0Mpa，将高压水热反应釜置于干燥箱中，于160～200摄氏度的条件下保温15～18小时后，自然冷却至室温。
(4)取出高压水热反应釜中中的泡沫镍，置于超声清洗机中进行清洗后，于真空干燥箱内进行干燥，得到前驱体。
(5)煅烧步骤(4)中获得的前驱体，煅烧温度设定为400～520摄氏度，煅烧时间设定为3～4小时。
下面通过附图和实施例例对本发明做进一步阐述。
实施例1
两种不同形貌的CoO纳米材料的制备方法，具体包括如下步骤：
首先，在步骤1中，将规格为280ppm、厚度为0.5mm的泡沫镍裁剪成3×4平方厘米的均一尺寸，依次用3mol/L的盐酸、丙酮、无水乙醇和去离子水于超声清洗机中清洗数30分钟、20分钟、15分钟和15分钟，而后在干燥箱中进行干燥，温度为60℃，干燥时间为8小时。
接着，在步骤2中，将CoCl2·6H2O粉末分散到加入有尿素的去离子水中，尿素与去离子水的质量比为0.55:29，室温下以350RPM的搅拌速度磁力搅拌1小时形成悬浊液，，其中，CoCl2·6H2O与尿素的质量比为2：5。
然后，在步骤3中，将悬浊液转移至高压水热反应釜中，将干燥好的泡沫镍倾斜放入高压水热反应釜中，随后将反应釜密封，高压水热反应釜中的压力为1.6MPa，放在干燥箱中180℃保温16h，然后自然冷却至室温，其中，反应釜填料比为60％。
随后，在步骤4中，将高压水热反应釜中的作为负载材料的泡沫镍拿出来，并用去离子水和无水乙醇清洗5次后，而后在真空干燥箱60℃干燥10h得到产物前驱体。
最后，在步骤5中，所得的产物前驱体在450℃下煅烧200min后得到最终的产物。
实施例2
除了步骤2中，将CoCl2·6H2O粉末分散到加入有尿素的无水乙醇中，尿素与无水乙醇的质量比为0.55:23之外，其他步骤同实施例1。
实施例3
首先，在步骤1中，将规格为280ppm、厚度为0.5mm的泡沫镍裁剪成3×4平方厘米的均一尺寸，依次用3mol/L的盐酸、丙酮、无水乙醇和去离子水于超声清洗机中清洗数30分钟、15分钟、10分钟和10分钟，而后在干燥箱中进行干燥，温度为50℃，干燥时间为10小时。
接着，在步骤2中，将CoCl2·6H2O粉末分散到加入有尿素的去离子水中，尿素与去离子水的质量比为0.55:35，室温下以300RPM的搅拌速度磁力搅拌0.5小时形成悬浊液，其中，CoCl2·6H2O与尿素的质量比为1：2。
然后，在步骤3中，将悬浊液转移至高压水热反应釜中，将干燥好的泡沫镍倾斜放入高压水热反应釜中，随后将反应釜密封，高压水热反应釜中的压力为1.8MPa，放在干燥箱中200℃保温15h，然后自然冷却至室温，其中，反应釜填料比为50％。
随后，在步骤4中，将高压水热反应釜中的作为负载材料的泡沫镍拿出来，并用去离子水和无水乙醇清洗8次后，而后在真空干燥箱70℃干燥9h得到产物前驱体。
最后，在步骤5中，所得的产物前驱体在400℃下煅烧240min后得到最终的产物。
实施例4
除了步骤2中，将CoCl2·6H2O粉末分散到加入有尿素的无水乙醇中，尿素与无水乙醇的质量比为0.55:25之外，其他步骤同实施例1。
实施例5
首先，在步骤1中，将规格为280ppm、厚度为0.5mm的泡沫镍裁剪成3×4平方厘米的均一尺寸，依次用3mol/L的盐酸、丙酮、无水乙醇和去离子水于超声清洗机中清洗数25分钟、10分钟、12分钟和12分钟，而后在干燥箱中进行干燥，温度为70℃，干燥时间为5小时。
接着，在步骤2中，将CoCl2·6H2O粉末分散到加入有尿素的去离子水中，尿素与去离子水的质量比为0.55:25，室温下以400RPM的搅拌速度磁力搅拌1.5小时形成悬浊液，其中，CoCl2·6H2O与尿素的质量比为1：3。
然后，在步骤3中，将悬浊液转移至高压水热反应釜中，将干燥好的泡沫镍倾斜放入高压水热反应釜中，随后将反应釜密封，高压水热反应釜中的压力为2.0MPa，放在干燥箱中160℃保温18h，然后自然冷却至室温，其中，反应釜填料比为70％。
随后，在步骤4中，将高压水热反应釜中的作为负载材料的泡沫镍拿出来，并用去离子水和无水乙醇清洗10次后，而后在真空干燥箱80℃干燥8h得到产物前驱体。
最后，在步骤5中，所得的产物前驱体在520℃下煅烧180min后得到最终的产物。
实施例6
除了2中，将CoCl2·6H2O粉末分散到加入有尿素的无水乙醇中，尿素与无水乙醇的质量比为0.55:20之外，其它步骤同实施例1。
如图1所示，通过Co2+溶于沉淀剂中，而后在磁力搅拌器中搅拌，通过水热反应和煅烧过程，CoO纳米材料成功地附着在泡沫镍上。由于两种溶剂的存在，因而也具有了不同的形貌。
如图2所示，从图2中的峰可以看出，本发明中的CoO纳米线与CoO多面体材料纳米材料具备了CoO和基底Ni的峰，由此说明，本发明成功地在泡沫镍上合成了CoO纳米材料。
如图3所示，从图3(a)-(b)中可以看出，水作为溶剂时，所制备的纳米材料具有规整的纳米线形貌，从图3(c)-(d)可以看出，乙醇作为水热反应的溶剂时，所制备的纳米材料具有多面体的形貌。
如图4所示，从图a-图c中可以看到以水为溶剂时，CoO纳米材料呈现出纳米线状，与图3SEM图谱中的a、b相符，也可以看到有明显的晶格条纹和衍射环，与图2中的XRD结果一致。图d-图f以及图j-图l是CoO纳米线和CoO多面体的mapping图谱，从图中可以看出Co元素和O元素的存在，再次证明合成物中无其他元素的存在，证明了该合成纳米材料中只存在Co和O两种元素。从图g-图i中可以看到以乙醇为溶剂时，CoO纳米材料呈现出多面体状，与图3SEM图谱中的的c、d相符，可以看到有明显的晶格条纹和衍射环，与图2中的XRD结果一致，再次证明了CoO纳米材料的成功合成。
如图5所示，图5为实施例1中CoO纳米线和CoO多面体纳米材料作为锂离子电池负极材料在200mA/g的电流密度下循环80次的充放电曲线图，可以看出经过80次循环后CoO纳米线和CoO多面体纳米材料仍然可以保持1398mAh/g和851mAh/g的放电比容量，表现出稳定的循环性能。
图6示出了实施例1中CoO纳米线和CoO多面体纳米材料在不同电流密度下的倍率曲线图，两种材料均展现了优异的倍率性能。这些充分证明了该纳米线结构与多面体结构的优势。
本发明以泡沫镍作为反应的基底，一方面增加电子传输速率保持良好的电子接触而提升其倍率性能；另一方面，减少电极在充放电过程由于体积膨胀引起的电极粉化与崩塌，保持结构的完整性。本发明通过控制溶剂的种类，合成出具有不同形貌的CoO纳米材料，实现材料形貌的可控，本发明制备的CoO纳米线排列整齐，由许多小颗粒组成，极大地增加了材料的比表面积，有助于电解液的扩散及其与活性成分的充分接触，加快了离子迁移速率，从而增加材料的电化学性能，该发明中，两种材料经过200mA/g的电流循环80次后，容量分别为约1300mAh/g和约800mAh/g，展现了良好的电化学性能。
尽管在此已详细描述本发明的优选实施方式，但要理解的是本发明并不局限于这里详细描述和示出的具体结构和步骤，在不偏离本发明的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。此外，本发明中的温度、浓度或时间等参数可以根据具体使用条件在本发明所公开的范围内适当选取。

Claims (10)

1.一种泡沫镍负载不同形貌一氧化钴纳米材料的制备方法，包括：
(1)将片状的泡沫镍置于超声清洗机中进行清洗，将清洗后的泡沫镍置于干燥箱中进行干燥；
(2)将六水合氯化钴粉末分散到加入有尿素的分散溶剂中，室温下磁力搅拌1～3小时形成悬浊液，其中，六水合氯化钴与尿素的质量为1：2～3；
(3)将步骤(2)中的悬浊液转移至高压水热反应釜中，并将步骤(1)中已干燥的片状的泡沫镍倾斜地放入高压水热反应釜中，密封高压水热反应釜，设定高压水热反应釜中的压力为1.6MPa～2.0Mpa，将高压水热反应釜置于干燥箱中，于160～200摄氏度的条件下保温15～18小时后，自然冷却至室温；
(4)取出高压水热反应釜中中的泡沫镍，置于超声清洗机中进行清洗后，于真空干燥箱内进行干燥，得到前驱体；以及
(5)煅烧步骤(4)中获得的前驱体，煅烧温度设定为400～520摄氏度，煅烧时间设定为3～4小时。
2.如权利要求1所述的泡沫镍负载不同形貌一氧化钴纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的清洗泡沫镍的清洗剂依次为3mol/L的盐酸、丙酮、无水乙醇及去离子水。
3.如权利要求2所述的泡沫镍负载不同形貌一氧化钴纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中泡沫镍于3mol/L的盐酸溶液中的超声清洗时间设定为25～35分钟，泡沫镍于丙酮的超声清洗时间设定为10～20分钟、泡沫镍于无水乙醇的超声清洗时间设定为10～15分钟，泡沫镍于去离子水中的超声清洗时间设定为10～15分钟。
4.如权利要求1所述的泡沫镍负载不同形貌一氧化钴纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中片状的泡沫镍规格为250～320毫克每升，厚度为0.3～0.8毫米。
5.如权利要求1所述的泡沫镍负载不同形貌一氧化钴纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的干燥温度设定为50～70摄氏度，干燥时间设定为5～10小时。
6.如权利要求1所述的泡沫镍负载不同形貌一氧化钴纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的分散溶剂设定为去离子水或无水乙醇，其中，尿素与去离子水的质量比为0.55:25～35，尿素与无水乙醇的质量比为0.55:20～25。
7.如权利要求1所述的泡沫镍负载不同形貌一氧化钴纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中的高压水热反应釜中的填充量为50％～75％。
8.如权利要求1所述的泡沫镍负载不同形貌一氧化钴纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中进行清洗泡沫镍的清洗剂为去离子水和无水乙醇，超声清洗的次数为5～10次。
9.如权利要求1所述的泡沫镍负载不同形貌一氧化钴纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中的真空干燥箱的干燥温度为60～80℃，干燥时间为8～10小时。
10.如权利要求6所述的泡沫镍负载不同形貌一氧化钴纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的分散溶剂为去离子水时，获得的纳米线状一氧化钴纳米材料，步骤(2)中的分散溶剂为无水乙醇时，获得多面体状一氧化钴纳米材料。
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