The invention relates to a multi nanometer lithium ion battery anode material, a preparation method and an application thereof. The material comprises a substrate, and the load in the copper oxide hierarchitectures its surface; wherein, a copper oxide nano structure to form nanowires show nanometer length 8~12 m, width 150~250nm, macroscopic nanowire radial distribution, each 60~150 consists of a copper oxide nanowires genner microflowers, oxidation copper in the matrix load on the thickness of 8~12 M two, copper oxide nano structures to form nano film growth in nano nano line, slice thickness 2~4nm, length 60~120nm; the substrate is copper foam. The material of the invention has the advantages of simple preparation process, reduces the complexity of equipment, reduces energy consumption, and is suitable for large-scale production, and in the formation of two copper oxide nano structure at the same time, and the implementation of the degradation of organic dyes, achieves the effect of method of green shoot two hawks with one arrow.
【技术实现步骤摘要】
一种多级纳米结构的锂离子电池负极材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及锂离子电池负极材料
,具体地说是一种多级纳米结构的锂离子电池负极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
过渡金属氧化物是一类重要的转换反应型锂离子电池负极材料。氧化铜是过渡金属氧化物中易获取且成本低廉的热门材料,其作为锂离子电池负极材料存在性能易衰减的问题,主要原因是反应过程中发生了巨大的体积膨胀/收缩,造成多次循环后活性材料粉化、脱落。纳米化与多孔化,是抑制衰减问题的重要措施之一。此外,多数所合成的氧化铜纳米材料以粉末形式存在,在制备成电极材料时需添加导电剂、粘结剂等,造成材料电阻加大,影响了电池的性能。设计与制备纳米化、多孔化、自支撑(无导电剂和粘结剂)的氧化铜三维结构是解决氧化铜基锂离子电池性能衰减的重要措施。现有技术中,CN104925846A公开了一种纳米氧化铜的制备方法及其在锂电池中的应用,该方法所得纳米氧化铜粉末不能直接作为锂离子电池负极材料而使用,需要加入导电剂、粘结剂并混合均匀后,涂于集流体上,烘干后再使用,从而增加了生产周期和制备的成本。CN105514406A公开了一种氧化铜纳米线阵列在室温下的制备方法,该方法需使用高质量浓度(28%)的氨水参与反应,反应时间96小时,该工艺条件对环境和工人健康有潜在威胁,且工艺时间较长,不适合快速规模化生产。此外,该专利以铜片为基底在铜片表面生长氧化铜纳米线阵列,并将其应用于锂离子电池负极,由于铜片基底本身无多孔结构,降低了反应的充分性,加大了锂离子与内部纳米线的传输距离,且多次循环后,纳米线易粗化合并,使电池性能衰减。论文Sc ...
【技术保护点】
一种多级纳米结构的锂离子电池负极材料,其特征为该材料包括基体,以及负载在其表面的多级纳米结构的氧化铜;其中,一级纳米结构的氧化铜以纳米线形式展现,纳米线长8~12μm,宽150~250nm,宏观上纳米线呈放射状分布,每60~150根纳米线组成一个氧化铜微米花,氧化铜在基体上的负载厚度为8~12μm,二级纳米结构的氧化铜以纳米片形式生长于纳米线上,纳米片厚2~4nm,长60~120nm;所述的基体为泡沫铜,厚0.9~1.0mm,韧带宽70~100μm,孔径150~250μm,纯度99.95 wt.%,孔隙率78~82% 。
【技术特征摘要】
1.一种多级纳米结构的锂离子电池负极材料,其特征为该材料包括基体,以及负载在其表面的多级纳米结构的氧化铜;其中,一级纳米结构的氧化铜以纳米线形式展现,纳米线长8~12μm,宽150~250nm,宏观上纳米线呈放射状分布,每60~150根纳米线组成一个氧化铜微米花,氧化铜在基体上的负载厚度为8~12μm,二级纳米结构的氧化铜以纳米片形式生长于纳米线上,纳米片厚2~4nm,长60~120nm;所述的基体为泡沫铜,厚0.9~1.0mm,韧带宽70~100μm,孔径150~250μm,纯度99.95wt.%,孔隙率78~82%。2.如权利要求1所述的多级纳米结构的锂离子电池负极材料的制备方法,其特征为包括以下步骤:第一步,制备多孔氧化铜纳米线复合材料将泡沫铜基体清洗、风干后,取两个相同的泡沫铜基体分别与直流电源的正、负极相连,浸于0.8~1.2M氢氧化钾溶液中进行...
【专利技术属性】
技术研发人员:王志峰,张晓敏,张燕山,秦春玲,赵维民,
申请(专利权)人:河北工业大学,
类型:发明
国别省市:天津,12
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