一种锂离子电池负极材料的制备方法技术

本发明专利技术提供一种锂离子电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：1)采用第一过渡金属硝酸盐配置摩尔浓度为2‑5mol/L的第一溶液；2)将CO(NH2)2与NH4F按照摩尔比为4‑6配置第二溶液；3)将第一溶液与第二溶液按照(3‑4)：6的体积比混合，加入铜箔，在100‑130℃的温度下反应；4)将铜箔取出并洗涤烘干，然后在200‑400℃的温度下反应得到基体A；5)采用第二过渡金属硝酸盐配置摩尔浓度为0.8‑2.2mol/L的第三溶液；6)将过渡金属铵盐与LiOH按照摩尔比为4.5‑5配置第四溶液；7)将第三溶液与第四溶液按照(4‑6)：5的体积比混合，加入基体A，在100‑130℃的温度下反应；8)将步骤7)得到的基体A取出并洗涤烘干；加入碳源，在600‑800℃的温度下反应。

Method for preparing anode material of lithium ion battery

The invention provides a preparation method of a lithium ion battery cathode material, which comprises the following steps: 1) the first transition metal nitrate concentration for the first solution configuration 2 5mol/L; 2) CO (NH2) 2 and NH4F according to the molar ratio of 4 6 configuration second solution; 3) will be the first solution and in accordance with the second solution (3 4) joined the:6 volume ratio in 100 copper foil, reaction temperature of 130 DEG C; 4) will be removed and the copper washing and drying, and then get the matrix of A reaction in 200 temperature of 400 DEG C; 5) using third second transition metal nitrate solution configuration Moore the concentration of 0.8 2.2mol/L; 6) transition metal salts and LiOH in accordance with the molar ratio of 4.5 5 configuration fourth solution; 7) third solution and fourth with solution (4 6):5 volume ratio, adding the matrix A, in the 100 reaction temperature of 130 DEG C; 8) step 7 well) To remove the matrix A and washing and drying; adding carbon source, reaction in 600 temperature of 800 DEG C.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂离子电池
，尤其涉及一种锂离子电池负极材料的制备方法。
技术介绍
目前广泛使用的二次电池(铅酸电池、镉镍电池、镍氢电池和锂离子电池)中，锂离子电池由于其电压高、储能密度高、无记忆效应、循环寿命长等特点而快速发展。锂离子电池主要由正极、负极、电解液和隔膜四个部分组成，负极作为锂离子电池非常重要的组成部分，人们对比能量高、稳定性好的负极材料的需求量越来越高。目前比较常用的锂离子电池负极材料有石墨化碳材料、钛酸锂材料、硅基材料、锡基材料、过渡金属氧化物材料和合金材料等。过渡金属氧化物材料由于较高的比能量而受到关注，但其在充放电过程中脱嵌锂时会发生很大的体积变化，导致循环过程中负极结构被破坏而造成其可逆容量下降，循环性能变差。对过渡金属氧化物材料进行纳米化、多孔化处理可以为其在循环过程中的结构变化提供有效的缓冲空间，并且能够增大材料与电解液的接触面积，可以提高过渡金属氧化物负极的循环性能。目前已有一些方法可以制备纳米或多孔过渡金属氧化物，但是效果均有待改进。
技术实现思路
本专利技术提出一种制备工艺简单、能够在较低温度条件下进行且具有提高生产效率、节能环保等优势的锂离子电池负极材料的制备方法。本专利技术提供的一种锂离子电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：1)将第一过渡金属硝酸盐溶于去离子水中配置摩尔浓度为2-5mol/L的第一溶液；2)将CO(NH2)2与NH4F溶于去离子水中配置第二溶液，所述第二溶液中CO(NH2)2的摩尔浓度为0.18-0.22mol/L且CO(NH2)2与NH4F的摩尔比为4-6；3)将所述第一溶液与所述第二溶液按照(3-4)：6的体积比混合，搅拌均匀后转入反应釜中，并加入铜箔，在100-130℃的温度下进行反应；4)将步骤3)反应结束冷却后的铜箔取出并用去离子水洗涤，在50-70℃的温度下烘干；然后转入马弗炉中在200-400℃的温度下进行反应，得到基体A；5)将第二过渡金属硝酸盐溶于去离子水中配置摩尔浓度为0.8-2.2mol/L的第三溶液；6)将过渡金属铵盐与LiOH溶于去离子水中配置第四溶液，所述第四溶液中LiOH的摩尔浓度为1.6-2.2mol/L且过渡金属铵盐与LiOH的摩尔比为4.5-5；7)将所述第三溶液与所述第四溶液按照(4-6)：5的体积比混合，搅拌均匀后转入反应釜中，并加入基体A，在100-130℃的温度下进行反应；8)将步骤7)反应结束冷却后的基体A取出并用去离子水洗涤，在50-70℃的温度下烘干；加入碳源后转入马弗炉中在600-800℃的温度下进行反应。在一个优选实施方式中，步骤1)中，所述第一过渡金属硝酸盐为硝酸铁、硝酸钴、硝酸镍的其中一种。在一个优选实施方式中，所述搅拌的方法为磁力搅拌、超声搅拌的其中一种。在一个优选实施方式中，步骤3)中，在100-130℃温度下的反应时间不少于2h。在一个优选实施方式中，步骤4)中，马弗炉以3℃/min的升温速率由室温升至200-400℃并保温5h。在一个优选实施方式中，步骤5)中，所述第二过渡金属硝酸盐为硝酸铁、硝酸钴、硝酸镍的其中一种。在一个优选实施方式中，步骤6)中，所述过渡金属铵盐的过渡金属为钒、铬、锰的其中一种。在一个优选实施方式中，步骤7)中，在100-130℃温度下的反应时间不少于3h。在一个优选实施方式中，步骤8)中，所述碳源为蔗糖、葡萄糖、纤维素、酚醛树脂、聚乙烯醇中的一种或多种。在一个优选实施方式中，步骤8)中，马弗炉以5℃/min的升温速率由室温升至600-800℃并保温1.5-4h。本专利技术提供的锂离子电池负极材料的制备方法采用水热法结合热处理制备工艺，避免了传统负极材料制备工艺中需要高温煅烧、机械破碎而导致时效长、能耗大的缺点；能够获得可逆容量大于1300mAh/g、库伦效率大于98％的负极材料，满足人们对负极容量日益增长的需求；改善了过渡金属氧化物在充放电过程中脱嵌锂时体积变化大，循环过程中容量衰减快的问题；此外，将负极材料直接沉积在铜箔上，令负极材料合成与负极极片制作的步骤合二为一，大大简化了生产工艺，无需使用粘结剂、导电剂，可以提高锂离子电池的能量密度，具有良好的导电性能。【附图说明】图1为本专利技术提供的锂离子电池负极材料的制备方法在一个具体实施方式中的流程示意图。图2为图1所示的锂离子电池负极材料的制备方法在一个具体实施方式中获得的碳包覆Co3O4/Co3V2O8负极材料的XRD图。图3为图2所示的碳包覆Co3O4/Co3V2O8负极材料的SEM图。图4为图2所示的碳包覆Co3O4/Co3V2O8负极材料的扣电测试的循环曲线图。【具体实施方式】本专利技术提供一种锂离子电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：1)将第一过渡金属硝酸盐溶于去离子水中配置摩尔浓度为2-5mol/L的第一溶液，具体地，所述第一过渡金属硝酸盐为硝酸铁、硝酸钴、硝酸镍的其中一种。2)将CO(NH2)2与NH4F溶于去离子水中配置第二溶液，所述第二溶液中CO(NH2)2的摩尔浓度为0.18-0.22mol/L且CO(NH2)2与NH4F的摩尔比为4-6。3)将所述第一溶液与所述第二溶液按照(3-4)：6的体积比混合，搅拌均匀后转入反应釜中，并加入铜箔，在100-130℃的温度下进行反应且反应时间不少于2h。4)将步骤3)反应结束冷却后的铜箔取出并用去离子水洗涤，在50-70℃的温度下烘干；然后转入马弗炉中，以3℃/min的升温速率由室温升至200-400℃并保温5h，得到基体A。5)将第二过渡金属硝酸盐溶于去离子水中配置摩尔浓度为0.8-2.2mol/L的第三溶液，具体地，所述第二过渡金属硝酸盐为硝酸铁、硝酸钴、硝酸镍的其中一种。6)将过渡金属铵盐与LiOH溶于去离子水中配置第四溶液，所述第四溶液中LiOH的摩尔浓度为1.6-2.2mol/L且过渡金属铵盐与LiOH的摩尔比为4.5-5，具体地，所述过渡金属铵盐的过渡金属为钒、铬、锰的其中一种。7)将所述第三溶液与所述第四溶液按照(4-6)：5的体积比混合，搅拌均匀后转入反应釜中，并加入基体A，在100-130℃的温度下进行反应且反应时间不少于3h。8)将步骤7)反应结束冷却后的基体A取出并用去离子水洗涤，在50-70℃的温度下烘干；加入碳源后转入马弗炉中，以5℃/min的升温速率由室温升至600-800℃并保温1.5-4h。具体地，所述碳源为蔗糖、葡萄糖、纤维素、酚醛树脂、聚乙烯醇中的一种或多种。请参考图1，在一个具体实施方式中，包括以下步骤：1)将Co(NO3)2溶于去离子水中配置摩尔浓度为4mol/L的第一溶液。2)将CO(NH2)2与NH4F溶于去离子水中配置第二溶液，所述第二溶液中CO(NH2)2的摩尔浓度为0.2mol/L且CO(NH2)2与NH4F的摩尔比为5:1。3)将所述第一溶液与所述第二溶液按照2:3的体积比混合，搅拌均匀后转入反应釜中，并加入铜箔，在120℃的温度下反应3h。4)将步骤3)反应结束冷却后的铜箔取出并用去离子水洗涤，在50-70℃的温度下烘干；然后转入马弗炉中，以3℃/min的升温速率由室温升至350℃并保温5h，得到基体A。此时，铜箔上沉积有过渡金属氧化物Co3O4。5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1)将第一过渡金属硝酸盐溶于去离子水中配置摩尔浓度为2‑5mol/L的第一溶液；2)将CO(NH2)2与NH4F溶于去离子水中配置第二溶液，所述第二溶液中CO(NH2)2的摩尔浓度为0.18‑0.22mol/L且CO(NH2)2与NH4F的摩尔比为4‑6；3)将所述第一溶液与所述第二溶液按照(3‑4)：6的体积比混合，搅拌均匀后转入反应釜中，并加入铜箔，在100‑130℃的温度下进行反应；4)将步骤3)反应结束冷却后的铜箔取出并用去离子水洗涤，在50‑70℃的温度下烘干；然后转入马弗炉中在200‑400℃的温度下进行反应，得到基体A；5)将第二过渡金属硝酸盐溶于去离子水中配置摩尔浓度为0.8‑2.2mol/L的第三溶液；6)将过渡金属铵盐与LiOH溶于去离子水中配置第四溶液，所述第四溶液中LiOH的摩尔浓度为1.6‑2.2mol/L且过渡金属铵盐与LiOH的摩尔比为4.5‑5；7)将所述第三溶液与所述第四溶液按照(4‑6)：5的体积比混合，搅拌均匀后转入反应釜中，并加入基体A，在100‑130℃的温度下进行反应；8)将步骤7)反应结束冷却后的基体A取出并用去离子水洗涤，在50‑70℃的温度下烘干；加入碳源后转入马弗炉中在600‑800℃的温度下进行反应。...

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1)将第一过渡金属硝酸盐溶于去离子水中配置摩尔浓度为2-5mol/L的第一溶液；2)将CO(NH2)2与NH4F溶于去离子水中配置第二溶液，所述第二溶液中CO(NH2)2的摩尔浓度为0.18-0.22mol/L且CO(NH2)2与NH4F的摩尔比为4-6；3)将所述第一溶液与所述第二溶液按照(3-4)：6的体积比混合，搅拌均匀后转入反应釜中，并加入铜箔，在100-130℃的温度下进行反应；4)将步骤3)反应结束冷却后的铜箔取出并用去离子水洗涤，在50-70℃的温度下烘干；然后转入马弗炉中在200-400℃的温度下进行反应，得到基体A；5)将第二过渡金属硝酸盐溶于去离子水中配置摩尔浓度为0.8-2.2mol/L的第三溶液；6)将过渡金属铵盐与LiOH溶于去离子水中配置第四溶液，所述第四溶液中LiOH的摩尔浓度为1.6-2.2mol/L且过渡金属铵盐与LiOH的摩尔比为4.5-5；7)将所述第三溶液与所述第四溶液按照(4-6)：5的体积比混合，搅拌均匀后转入反应釜中，并加入基体A，在100-130℃的温度下进行反应；8)将步骤7)反应结束冷却后的基体A取出并用去离子水洗涤，在50-70℃的温度下烘干；加入碳源后转入马弗炉中在600-800℃的温度下进行反应。2.如权利要求1所述的锂...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙长军，安小云，
申请(专利权)人：深圳市沃特玛电池有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44