提高负极材料NiO循环性能的方法技术

本发明专利技术公开一种提高负极材料NiO循环性能的方法，包括有以下步骤：（一）氧化石墨烯的制备；（二）纳米NiO的制备：1）称取醋酸镍，升温速度为5℃/min；2）到预定温度500℃‑800℃后恒温2‑10h；3）保温预定时间后取出，在室温下冷却，即得到纳米NiO。（三）将氧化石墨烯添加到纳米NiO中。通过先采用熔盐燃烧合成法制备出纳米NiO，再添加2%—10%的氧化石墨烯，改性后的NiO作为负极材料循环20次后其充电比容量为411.7 mAh/g，明显提高了循环性能，为量产及应用奠定了基础，本发明专利技术利用熔盐法合成制备，熔盐法具有反应时间短，工艺简单，易实现工业化大规模生产及燃烧合成反应快速的主要优点，又能在较短的时间内能得到晶体完整、粒径小的产物且经包覆石墨烯后循环性能。

Methods to improve the performance of NiO cycle in negative electrode materials

The invention discloses a method for improving the cyclic performance of NiO cathode material, which comprises the following steps: (a) graphene oxide is prepared; (two) preparation of nano NiO: 1) and nickel acetate, heating speed is 5 DEG /min; 2) to a predetermined temperature is 500 DEG to 800 DEG C temperature 2 10h; 3) insulation removed after a predetermined time, cooling at room temperature to obtain the nanometer NiO. (three) the graphene oxide was added to the nanoscale NiO. By using molten salt combustion synthesis of NiO nanomaterials, graphene oxide and then add 2% - 10%, modified NiO as anode material after 20 cycles the charge capacity was 411.7 mAh/g, significantly improve the cycle performance, laid the foundation for the production and application of the invention is prepared by synthesis molten salt method, molten salt method with short reaction time, simple process, easy to realize large-scale industrialized production and the main combustion synthesis has the advantages of quick response, and can get the complete crystal, products with small particle size and coated graphene after the cycle performance in a short period of time.

【技术实现步骤摘要】
提高负极材料NiO循环性能的方法
本专利技术涉及电池材料制作领域技术，尤其是指一种提高负极材料NiO循环性能的方法。
技术介绍
随着新兴经济的快速发展，全球能源消耗量急剧增长。锂离子电池以其高电压、高能量密度、循环寿命长、安全性能好、成本低廉等优点在电脑、相机和移动电话等便携式电子设备上已经得到了广泛的应用。近年来，世界各国都在积极开展锂离子电池运用于混合动力电动汽车（HEV）、纯电动汽车（PEV）等的研究，但锂离子电池作为车载动力电池的主要瓶颈是锂离子电池负极材料的性能。石墨是目前应用最广泛的锂离子电池负极材料，然而，石墨的理论容量只有372mAh/g，无法满足动力能源的高比容量的需求。相比于石墨，NiO具有较高的理论容量（718mAh/g），且廉价、易制取、性质稳定，被认为是一个具有前途的锂离子负极材料。但是，NiO作为半导体材料，存在首效低的缺点。针对这个缺点，人们提出了不同的解决方案，例如：添加高导电性材料。在所有高导电性的添加物中，石墨烯由于具有高的电导率、高的比表面积、优异的结构稳定性等优点而受到关注，在电极中即使添加少量的石墨烯也能大大提高电极的电化学性能。中国专利技术专利申请公布号CN105514421A公开了一种改性氧化镍负极材料及其制备方法，其方法是：中国专利技术专利申请公布号CN105514421A公开了一种改性氧化镍负极材料及其制备方法，其方法是：通过制备三价氢氧化物的前躯体，使高价掺杂元素铝、镓等可以进入材料晶格之中，同时产物球形度好、结晶完整、活性好，但是为了将镍钴氧化成三价，该工艺沉淀过程中需要添加多种试剂，并且要控制电位pH值，沉淀后还需陈化、过滤最后再进行喷雾热解。上述方法存在工艺步骤复杂，且产物比容量和循环性能较差。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种提高负极材料NiO循环性能的方法，其能够提高生产效率、降低制造成本、快速有效制备产物和提高电池循环稳定性。为实现上述目的，本专利技术采用如下之技术方案：一种提高负极材料NiO循环性能的方法，包括有以下步骤：（一）氧化石墨烯的制备；（二）纳米NiO的制备：1）称取醋酸镍，升温速度为5℃/min；2）到预定温度500℃-800℃后恒温2-10h；3）保温预定时间后取出，在室温下冷却，即得到纳米NiO；（三）将氧化石墨烯添加到纳米NiO中，氧化石墨烯占NiO与氧化石墨烯之质量总和的2%—10%。作为一种优选方案，所述步骤（一）氧化石墨烯的制备包括有以下步骤：1）在250ml锥形瓶中，依次加入120ml浓硫酸、2.5g过硫酸钾、2.5g五氧化二磷，搅拌至过硫酸钾和五氧化二磷全部溶解，缓慢加入3g石墨粉，80℃水浴中反应4h；2）锥形瓶冷却至室温，加入500ml去离子水，过夜、抽滤，去离子水洗涤至中性，50℃烘箱中烘干；3）250ml锥形瓶放入0℃水浴中，放入120ml浓硫酸、干燥后石墨粉，15g高锰酸钾；4）高锰酸钾完全加入后锥形瓶移至35℃水浴锅中，恒温搅拌2h；5）向溶液中逐滴加入20ml30%的H2O2，55ml蒸馏水，静置12h；6)使用3%的稀HCl，蒸馏水对产物进行冲洗，离心3次，冷冻干燥机冷冻干燥，得到最终产物。作为一种优选方案，所述纳米NiO的制备步骤2）中，煅烧温度优选600℃，保温时间优选6h。作为一种优选方案，所述醋酸镍为低熔点醋酸镍。本专利技术与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：本专利技术克服NiO作为负极材料的缺点，通过先采用熔盐燃烧合成法制备出纳米NiO，再添加2%—10%的氧化石墨烯，改性后的NiO作为负极材料循环20次后其充电比容量为411.7mAh/g，明显提高了循环性能，为量产及应用奠定了基础，本专利技术利用熔盐法合成制备，熔盐法具有反应时间短，工艺简单，易实现工业化大规模生产及燃烧合成反应快速的主要优点，又能在较短的时间内能得到晶体完整、粒径小的产物且经包覆石墨烯后循环性能。附图说明图1是本专利技术之较佳实施例中NiO的X射线衍射图谱；图2是本专利技术之较佳实施例中NiO的扫描电镜图；图3是本专利技术之较佳实施例中NiO循环性能图；图4是本专利技术之较佳实施例中NiO@Graphene循环性能图。具体实施方式本专利技术揭示了一种提高负极材料NiO循环稳定性的方法，包括有以下步骤：（一）氧化石墨烯的制备；1）在250ml锥形瓶中，依次加入120ml浓硫酸、2.5g过硫酸钾、2.5g五氧化二磷，搅拌至过硫酸钾和五氧化二磷全部溶解，缓慢加入3g石墨粉，80℃水浴中反应4h。2）锥形瓶冷却至室温，加入500ml去离子水，过夜、抽滤，去离子水洗涤至中性，50℃烘箱中烘干。3）250ml锥形瓶放入0℃水浴中，放入120ml浓硫酸、干燥后石墨粉，15g高锰酸钾。4）高锰酸钾完全加入后锥形瓶移至35℃水浴锅中，恒温搅拌2h。5）向溶液中逐滴加入20ml30%的H2O2，55ml蒸馏水，静置12h。6)使用3%的稀HCl，蒸馏水对产物进行冲洗，离心3次，冷冻干燥机冷冻干燥，得到最终产物。（二）纳米NiO的制备；1）称取醋酸镍，升温速度为5℃/min。所述醋酸镍为低熔点醋酸镍。2）到预定温度500℃-800℃后恒温2-10h；煅烧温度优选600℃，保温时间优选6h。3）保温预定时间后取出，在室温下冷却，即得到纳米NiOO。（三）将氧化石墨烯添加到纳米NiO中，氧化石墨烯占NiO与氧化石墨烯之质量总和的2%—10%。下面以具体实施例对本专利技术做进一步说明：称取四水醋酸镍9.9922g放置于300ml坩锅中，然后，放入室温马弗炉中以5℃/min预热到600℃，保温加热反应6h后直接从马弗炉中取出坩锅放置于空气中冷却至室温，得纳米NiO。如图1所示，为本具体实施例中得到的NiO的X射线衍射图谱，由图1可知，NiO产物呈现有NiO(JCPDS，No.47-1049)的结构，表明所制样品为NiO。如图2所示，为本具体实施例中得到的NiO的扫描电镜图，由图2可知所制样品微观形貌为约60纳米颗粒状，说明制备的NiO为纳米NiO。材料倍率(mA/g)首次放电比容量(mAh/g)首次充电比容量(mAh/g)首次效率(%)第20次充电比容量NiO0.5C1083.8611.556.42340.5NiO@Graphene0.5C936.962266.39411.7通过Land电池测试仪测试电池的在不同条件下的充放电性能，如图3、图4及上表所示，本专利技术在具体实施例中电压为0.01-2.5V，0.5C（1C＝718mA/g）条件下首次循环性能图。纳米NiO的首次放电比容量为1083.8mAh/g，首次充电比容量为611.5mAh/g，首次效率为56.42%；添加氧化石墨烯后的首次放电容量为936.9mAh/g，首次充电容量为622mAh/g，首次效率为66.39%。循环20次后，添加氧化石墨烯的NiO负极材料其充电比容量为411.7mAh/g，明显高于未添加氧化石墨烯NiO负极材料循环20次后的充电比容量。本专利技术的设计重点在于：本专利技术克服NiO作为负极材料的缺点，通过先采用熔盐燃烧合成法制备出纳米NiO，再添加2%—10%的氧化石墨烯，改性后的NiO作为负极材料循环20次后其充电比容量为411.7mA本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高负极材料NiO循环性能的方法，其特征在于：包括有以下步骤：（一）氧化石墨烯的制备；（二）纳米NiO 的制备：1）称取醋酸镍，升温速度为5℃/min；2）到预定温度500℃‑800℃后恒温2‑10h；3）保温预定时间后取出，在室温下冷却，即得到纳米NiO；（三）将氧化石墨烯添加到纳米NiO中，氧化石墨烯占NiO与氧化石墨烯之质量总和的2%—10%。

【技术特征摘要】
1.一种提高负极材料NiO循环性能的方法，其特征在于：包括有以下步骤：（一）氧化石墨烯的制备；（二）纳米NiO的制备：1）称取醋酸镍，升温速度为5℃/min；2）到预定温度500℃-800℃后恒温2-10h；3）保温预定时间后取出，在室温下冷却，即得到纳米NiO；（三）将氧化石墨烯添加到纳米NiO中，氧化石墨烯占NiO与氧化石墨烯之质量总和的2%—10%。2.根据权利要求1所述的提高负极材料NiO循环性能的方法，其特征在于：所述步骤（一）氧化石墨烯的制备包括有以下步骤：1）在250ml锥形瓶中，依次加入120ml浓硫酸、2.5g过硫酸钾、2.5g五氧化二磷，搅拌至过硫酸钾和五氧化二磷全部溶解，缓慢加入3g石墨粉，80℃水浴中反应4h；2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李冰蟾，赵东辉，周鹏伟，
申请(专利权)人：福建翔丰华新能源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44