一种双层壳结构的锂离子电池复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种双层壳结构的锂离子电池复合材料的制备方法，包括将六水合硝酸钴加入到N,N

【技术实现步骤摘要】
一种双层壳结构的锂离子电池复合材料的制备方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池复合材料制备
，具体涉及一种双层壳结构的 锂离子电池复合材料的制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池由于高比能量和持久稳定等性能优势将成为电动汽车的主要搭 载电源，以锂离子电池为代表的化学储能技术也正在积极投入研发。目前商用的 锂离子电池负极材料为石墨类碳材料，但它的理论容量仅为372mAh/g；另一方 面，这种材料的嵌锂电位主要集中在0～0.1V(vs.Li/Li
+
)范围内，非常接近金 属锂的沉积电势，不利于电池的安全性。为满足高容量锂离子电池的需求，研究 开发高比容量、安全性能可靠的锂离子电池电极材料是非常迫切和必要的。
[0003]金属有机框架材料(MOF)是一种新型的具有网络结构的多孔材料，已经 输与有机配体通过配位键形成，在已有的能原材料中，由于金属有机框架材料拥 有较大的比表面积，良好的多孔性能以及好的热稳定性能和有序的晶体结构而被 广泛的应用在锂电池电极材料中，但是由于MOF的导电性较差，导致MOF材 料得到的电极材料具有较差的导电性，进而限制了其应用在电极材料中。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种双层壳结构的锂离子电池复合材料的制备方法，所 述制备方法包括以下步骤：
[0005]S1：将六水合硝酸钴加入到N,N
‑
二甲基甲酰胺中，然后超声进行溶解，得 到溶液I，然后将2,5
‑
二羟基对苯二甲酸加入到无水乙醇溶液中，超声溶解，得 到溶液II，将溶液I和II混合搅拌后加入蒸馏水然后移至聚四氟乙烯反应釜中， 在110～120℃下反应24～30h，冷却，得到金属有机框架Co
‑
MOF
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74，备用。
[0006]S2：将三水合硝酸铜加入到甲醇溶液中，超声溶解后加入步骤S1中的金属 有机框架Co
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MOF
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74，室温下磁力搅拌3～6h，然后加入柠檬酸超声，移至聚四 氟乙烯反应釜，在60～80℃下反应3～5h后，冷却，过滤，干燥。该步骤中采用 甲醇溶液对金属有机框架Co
‑
MOF
‑
74一维孔道内的溶剂分子进行置换活化，使 得Cu
2+
进入孔道，然后在添加柠檬酸，柠檬酸容易与金属有机框架Co
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MOF
‑
74 裸露的金属位点产生作用，包覆Cu
2+
在孔道内壁上。
[0007]S3：将步骤S2中的干燥后的产物放置在管式炉中，在空气氛围下，以升温 速率5～8℃/min迅速升至480～520℃，然后在该温度下保持4～7h后以速率 0.5～1.2℃/min将至室温，得到所述复合材料。该步骤中，开始煅烧时以较快的 升温速率进行升温，使得存在较大的温度梯度，促使复合物表面形成一层壳物质， 并且随着快速的升温，外表面的壳物质变硬，形成一层保护物，随着煅烧的继续， 界面间的有机配体2,5
‑
二羟基对苯二甲酸和起络合作用的物质柠檬酸氧化分解 产生收缩力，向核方面收缩，最后内部核开始向外扩散，内部形成双壳结构。
[0008]作为优选方案，上述所述的六水合硝酸钴和2,5
‑
二羟基对苯二甲酸的质量比 为(1.2～2.8):(0.46～0.85)。
[0009]作为优选方案，上述所述的N,N
‑
二甲基甲酰胺、无水乙醇和蒸馏水的体积 比为(15～20):(10～14):(1.5～3)。
[0010]作为优选方案，上述所述的三水合硝酸铜、甲醇溶液和柠檬酸的质量体积比 为(1.02～1.28)g:(14～20)mL:(1.36～1.69)g。
[0011]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0012]本专利技术中，首先使用水热合成法合成金属有机框架材料，然后采用一定浓度 的铜盐的甲醇溶液进行溶剂置换活化，进一步使铜离子进入到Co
‑
MOF
‑
74孔道 内部，然后加入柠檬酸与金属有机框架材料内部的金属位点产生亲和作用，更多 的铜离子进入孔道，进而煅烧后得到复合材料，通过测试后发现具有优异的放电 比容量和循环稳定性。
附图说明
[0013]图1为本专利技术实施例1制备复合材料的TEM图谱；
[0014]图2为本专利技术实施例1制备复合材料的恒电流充放电曲线；
[0015]图3为本专利技术实施例1制备复合材料的电化学循环性能图谱；
[0016]图4为本专利技术实施例1制备复合材料的Nyquist图。
具体实施方式
[0017]下面对本专利技术实施例作具体详细的说明，本实施例在本专利技术技术方案为前提 下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，应当指出，对于本技术 领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进 和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。
[0018]实施例1
[0019]一种双层壳结构的锂离子电池复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
[0020]S1：将六水合硝酸钴加入到N,N
‑
二甲基甲酰胺中，然后超声进行溶解，得 到溶液I，然后将2,5
‑
二羟基对苯二甲酸加入到无水乙醇溶液中，超声溶解，得 到溶液II，将溶液I和II混合搅拌后加入蒸馏水然后移至聚四氟乙烯反应釜中， 在110℃下反应24h，冷却，得到金属有机框架Co
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MOF
‑
74，备用；其中六水合 硝酸钴和2,5
‑
二羟基对苯二甲酸的质量比为1.2:0.46；N,N
‑
二甲基甲酰胺、无 水乙醇和蒸馏水的体积比为15:10:1.5。
[0021]S2：将三水合硝酸铜加入到甲醇溶液中，超声溶解后加入步骤S1中的金属 有机框架Co
‑
MOF
‑
74，室温下磁力搅拌3h，然后加入柠檬酸超声，移至聚四氟 乙烯反应釜，在60℃下反应3h后，冷却，过滤，干燥。
[0022]S3：将步骤S2中的干燥后的产物放置在管式炉中，在空气氛围下，以升温 速率5℃/min迅速升至480℃，然后在该温度下保持4h后以速率0.5℃/min将至 室温，得到所述复合材料；其中，三水合硝酸铜、甲醇溶液和柠檬酸的质量体积 比为1.02g:14mL:1.36g。
[0023]实施例2
[0024]一种双层壳结构的锂离子电池复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
[0025]S1：将六水合硝酸钴加入到N,N
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二甲基甲酰胺中，然后超声进行溶解，得 到溶液
I，然后将2,5
‑
二羟基对苯二甲酸加入到无水乙醇溶液中，超声溶解，得 到溶液II，将溶液I和II混合搅拌后加入蒸馏水然后移至聚四氟乙烯反应釜中， 在120℃下反应3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双层壳结构的锂离子电池复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：S1：将六水合硝酸钴加入到N,N
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二甲基甲酰胺中，然后超声进行溶解，得到溶液I，然后将2,5
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二羟基对苯二甲酸加入到无水乙醇溶液中，超声溶解，得到溶液II，将溶液I和II混合搅拌后加入蒸馏水然后移至聚四氟乙烯反应釜中，在110～120℃下反应24～30h，冷却，得到金属有机框架Co
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MOF
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74，备用；S2：将三水合硝酸铜加入到甲醇溶液中，超声溶解后加入步骤S1中的金属有机框架Co
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MOF
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74，室温下磁力搅拌3～6h，然后加入柠檬酸超声，移至聚四氟乙烯反应釜，在60～80℃下反应3～5h后，冷却，过滤，干燥；S3：将步骤S2中的干燥后的产物...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖江华，
申请(专利权)人：长兴常兴化工有限公司，
类型：发明
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