CN114530587A - 一种锂离子电池负极材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锂离子电池负极材料，其特征在于，采用如下工艺制备：将铜盐、Co盐、硫代乙酰胺、F源、柠檬酸以摩尔比为1：2：4：(0.05‑0.1)：(3‑4)的比例溶于水的混合液中，超声混合均匀得到均相混合液A；将均相混合液置于微波水热反应器中，150‑160℃下反应20‑40min；经离心、去离子水和乙醇洗涤后得到绒球状F掺杂的CuCo2S4；将绒球状F掺杂的CuCo2S4溶于二甘醇溶剂中，随后将硝酸镍与偏钒酸铵、乙醇胺按摩尔比1:3：5加入悬浮液中，将该混合液搅拌一定时间以混合均匀，转到高压反应釜中，溶剂热反应，得到绒球状F掺杂的CuCo2S4负载NiV3O8的锂离子电池负极材料。

Description

一种锂离子电池负极材料
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种CuCo2S4负载NiV3O8复合材料及其制备方法，该材料可作为锂离子电池负极活性材料。
背景技术
锂离子电池具有电压高，能量密度大，污染小等优点，因此近年来在电动车、电子产品等得到了广泛的应用。而负极材料的开发和应用是提高锂离子电池性能的途径之一。过渡金属氧化物/硫化物因其理论比容量高而成为锂离子电池负极材料研究的重点。
CN113036121A公开一种碳包覆过渡金属硫化物纳米花结构、制备方法及其应用，属于锂离子电池技术领域。该制备过程首先通过溶剂热法将球形甘油金属配合物转变为花状结构，然后盐酸多巴胺作为碳源在外层聚合包覆，最后高温硫化形成过渡金属硫化物的同时，聚多巴胺碳化，得到碳包覆过渡金属硫化物纳米花结构。
CN107579248A公开了一种锂离子电池负极二硫化钼的制备方法及其应用，该制备方法包括如下步骤：先将二水合钼酸钠、硫脲、水和二甘醇混合进行水热反应，分离水热反应后的产物，将分离后的固体在氩氢混合气中进行煅烧处理，最后冷却至室温，即可得到锂离子电池负极材料二硫化钼。
CN110627133A公开了了一种钴硫化物Co1-xS六方片聚集体材料的制备方法，将可溶性钴源、硫源、表面活性剂加入溶剂中，搅拌均匀得到混合溶液，之后将混合溶液在80-200℃下反应6-48小时，经冷却、洗涤、干燥得黑色粉末，即为钴硫化物Co1-xS六方片聚集体材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备方法简单、生产成本低、技术环保的锂离子负极材料。
一种锂离子的电池负极材料，其特征在于，采用如下工艺制备：将铜盐、Co盐、硫代乙酰胺、F源、柠檬酸以摩尔比为1：2：4：(0.05-0.1)：(3-4)的比例溶于水的混合液中，超声混合均匀得到均相混合液A；将均相混合液置于微波水热反应器中，150-160℃下反应20-40min；经离心、去离子水和乙醇洗涤后得到绒球状F掺杂的CuCo2S4；
将绒球状F掺杂的CuCo2S4溶于二甘醇溶剂中，随后将硝酸镍与偏钒酸铵、乙醇胺按摩尔比1:3：5加入悬浮液中，将该混合液搅拌一定时间以混合均匀，转到高压反应釜中，溶剂热反应，得到绒球状F掺杂的CuCo2S4负载NiV3O8的锂离子电池负极材料；
优选的，溶剂热的反应温度为160-180摄氏度；反应时间为12-25h；
优选的，铜盐、Co盐分别为硝酸铜，硝酸钴；
优选的，F源为氟化铵；
有益效果：
本申请制备得到高比表面、高孔隙率的绒球结构的F掺CuCo2S4，三维的花状结构有利于缩短锂离子传输路径，提升负极材料的离子传递速率；通过F掺杂，不仅改善材料导电性，促使花状结构的形成，同时F掺入CuCo2S4内部形成晶格缺陷，从而有利于提升锂离子脱嵌速率；NiV3O8制备过程中二甘醇避免了粒径的快速长大，通过将F掺入CuCo2S4与NiV3O8纳米晶复合，提高了NiV3O8的分散性，便于提供更多的活性位点，从而提升锂离子电池性能。
附图说明
图1为本申请制备复合材料的SEM图。
具体实施方式
实施例1
将硝酸铜、硝酸钴、硫代乙酰胺、氟化铵、柠檬酸以摩尔比为10mmol：20mmol：40mmol：0.5mmol：30mmol的比例溶于水的混合液中，超声混合均匀得到均相混合液A；将均相混合液置于微波水热反应器中，150℃下反应20min；经离心、去离子水和乙醇洗涤后得到绒球状F掺杂的CuCo2S4；
将绒球状F掺杂的CuCo2S4溶于50ml二甘醇溶剂中，随后将1mmol硝酸镍与3mmol偏钒酸铵、5mmol乙醇胺加入去离子水中，将该混合液搅拌一定时间以混合均匀，转到高压反应釜中，160摄氏度下溶剂热反应12h，得到绒球状F掺杂的CuCo2S4负载NiV3O8的锂离子电池负极材料。
实施例2
将硝酸铜、硝酸钴、硫代乙酰胺、氟化铵、柠檬酸以摩尔比为10mmol：20mmol：40mmol：0.8mmol：30mmol的比例溶于水的混合液中，超声混合均匀得到均相混合液A；将均相混合液置于微波水热反应器中，150℃下反应20min；经离心、去离子水和乙醇洗涤后得到绒球状F掺杂的CuCo2S4；
将绒球状F掺杂的CuCo2S4溶于50ml二甘醇溶剂中，随后将2mmol硝酸镍与6mmol偏钒酸铵、10mmol乙醇胺加入去离子水中，将该混合液搅拌一定时间以混合均匀，转到高压反应釜中，170摄氏度下溶剂热反应12h，得到绒球状F掺杂的CuCo2S4负载NiV3O8的锂离子电池负极材料；
对比例1
将硝酸铜、硝酸钴、硫代乙酰胺、氟化铵、柠檬酸以摩尔比为10mmol：20mmol：40mmol：0.5mmol：30mmol的比例溶于水的混合液中，超声混合均匀得到均相混合液A；将均相混合液置于微波水热反应器中，150℃下反应20min；经离心、去离子水和乙醇洗涤后得到绒球状F掺杂的CuCo2S4。
对比例2
在50ml二甘醇溶剂中，加入2mmol硝酸镍与6mmol偏钒酸铵、10mmol乙醇胺，将该混合液搅拌一定时间以混合均匀，转到高压反应釜中，170摄氏度下溶剂热反应12h，得到NiV3O8。
对比例3
将硝酸铜、硝酸钴、硫代乙酰胺、柠檬酸以摩尔比为10mmol：20mmol：40mmol：30mmol的比例溶于水的混合液中，超声混合均匀得到均相混合液A；将均相混合液置于微波水热反应器中，150℃下反应20min；经离心、去离子水和乙醇洗涤后得到绒球状F掺杂的CuCo2S4；
将绒球状F掺杂的CuCo2S4溶于50ml二甘醇溶剂中，随后将2mmol硝酸镍与6mmol偏钒酸铵、10mmol乙醇胺加入去离子水中，将该混合液搅拌一定时间以混合均匀，转到高压反应釜中，170摄氏度下溶剂热反应12h，得到CuCo2S4负载NiV3O8的锂离子电池负极材料；
电化学性能测试：
将实施例1-2和对比例1-3得到的复合材料、碳黑和PVDF以质量比为90:5:5混合，采用NMP调制浆料涂覆在集流体上，烘干，切片，以锂片作为对电极，1mol/L LiPF6/EC+DMC+DEC(1：1：1)作为电解液，测试其电池性能。
0.1C首次比容量(mAh/g) 0.1C 100次容量循环保持率
实施例1 823 97.3％
实施例2 816 95.4％
对比例1 724 76.1％
对比例2 642 69.6％
对比例3 749 87.4％
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (4)

1.一种锂离子的电池负极材料，其特征在于，采用如下工艺制备：将铜盐、钴盐、硫代乙酰胺、氟源、柠檬酸以摩尔比为1：2：4：(0.05-0.1)：(3-4)的比例溶于水的混合液中，超声混合均匀得到均相混合液A；将均相混合液置于微波水热反应器中，150-160℃下反应20-40min；经离心、去离子水和乙醇洗涤后得到绒球状F掺杂的CuCo2S4；
将绒球状F掺杂的CuCo2S4溶于二甘醇溶剂中，随后将硝酸镍与偏钒酸铵、乙醇胺按摩尔比1:3：5加入悬浮液中，将该混合液搅拌一定时间以混合均匀，转到高压反应釜中，溶剂热反应，得到绒球状F掺杂的CuCo2S4负载NiV3O8的锂离子电池负极材料。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子的电池负极材料，溶剂热的反应温度为160-180摄氏度；反应时间为12-25h。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子的电池负极材料，铜盐、Co盐分别为硝酸铜，硝酸钴。
4.根据权利要求1-4所述的一种锂离子的电池负极材料，F源为氟化铵。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115036491A (zh) * 2022-07-11 2022-09-09 费县威尚新能源技术中心 一种锂离子电池
CN115504517A (zh) * 2022-08-18 2022-12-23 大连理工大学 在碳包覆双金属硫化物外壳生长金属水滑石纳米刺微球、制备方法及其应用

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