一种锂离子电池负极材料制造技术

本发明专利技术涉及一种锂离子电池负极材料，其特征在于，采用如下步骤制备：(1)将可溶性铜盐、铋盐、钐盐、钨盐和酒石酸加入丙三醇/水的混合溶剂中，超声混合均匀；(2)将步骤(1)中的混合液转入高压反应釜中，180

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池负极材料


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，具体涉及一种双掺杂CuBi2O4负极材料及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]锂离子电池由于能力密度高、使用寿命长、无记忆效应、工作温度范围宽、绿色环保等优势而广泛应用于3C产品、交通运输、军事等领域。目前广泛使用的负极材料是石墨材料，但其储锂容量低于理论比容量，难以满足新一代大容量锂离子电池的需求。过渡金属氧化物作为锂离子电池负极材料，由于具有较高的理论比容量，近年来引起了广泛的关注。然而，这些金属氧化物本身的电导率偏低，且循环过程中易发生团聚及体积膨胀现象，导致该材料的循环性能及倍率性能均较差，限制了金属氧化物的实际使用。
[0003]CN106486656A公开了锂离子电池负极层级CuBi2O4微球材料，其结构独特，高温环境下具有很高的容量和优良的循环稳定性能，在电流密度为100mAg
‑1,70℃时充放电循环500次后容量为495.1～525.1mAh g
‑1，500次100mAg
‑1,70℃充放电循环容量保持率在80％左右。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种双掺杂CuBi2O4负极材料的制备方法，通过加入双掺杂剂，不仅改善电极材料的电子导电率和离子导电率，同时可以起到调控材料形貌的作用，将其应用于锂离子电池，具有高的放电比容量和优异的循环性能。
[0005]一种锂离子电池负极材料，其特征在于，采用如下步骤制备：
[0006](1)将可溶性铜盐、铋盐、钐盐、钨盐和酒石酸加入丙三醇/水的混合溶剂中，超声混合均匀；
[0007](2)将步骤(1)中的混合液转入高压反应釜中，180
‑
200摄氏度下反应10
‑
20h；
[0008](3)将步骤(2)的产物采用去离子水和乙醇交替洗涤3次，随后将其置于管式炉中，300
‑
400摄氏度条件下煅烧20
‑
40min，得到粒径为100
‑
150nm的花状Sm
‑
W共掺杂CuBi2O4；铜盐、铋盐、钐盐、钨盐、酒石酸的摩尔比为1：2：(0.05
‑
0.1)：(0.01
‑
0.05)：(0.5
‑
2)；
[0009]优选的，铜盐、铋盐、钐盐、钨盐为硝酸盐、硫酸盐。
[0010]优选的，丙三醇/水的体积比例为1：(1
‑
2)；
[0011]优选的，超声功率为50
‑
100w；
[0012]技术效果：
[0013]本申请通过选择合适的比例的丙三醇/水作为溶剂，在其中加入酒石酸，并且引入Sm
‑
W对CuBi2O4共掺杂，通过对以上条件的综合调控，得到纳米花状结构，便于锂离子的脱嵌过程，且形成更多的储锂活性位点，提高了充放电容量；另外一方面，通过Sm、W共掺杂，二者能够进入CuBi2O4晶格中，提升了电池的电子导电率和锂离子传输速度，产物具有较高的放电容量和循环性能。
附图说明
[0014]附图1为实施例1制备得到的花状Sm
‑
W共掺杂CuBi2O4的SEM图。
具体实施方式
[0015]实施例1
[0016](1)将可溶性硝酸铜、硝酸铋、硝酸钐、硝酸钨和酒石酸加入50ml，体积比为1：1的丙三醇/水的混合溶剂中，超声混合均匀；硝酸铜、硝酸铋、硝酸钐、硝酸钨、酒石酸的摩尔比为10mmol：20mmol：0.5mmol：0.2mmol：5mmol；
[0017](2)将步骤(1)中的混合液转入高压反应釜中，180摄氏度下反应10h；
[0018](3)将步骤(2)的产物采用去离子水和乙醇交替洗涤3次，随后将其置于管式炉中，300摄氏度条件下煅烧30min，得到花状Sm
‑
W共掺杂CuBi2O4。
[0019]实施例2
[0020](1)将可溶性硝酸铜、硝酸铋、硝酸钐、硝酸钨和酒石酸加入80ml，体积比为1：1的丙三醇/水的混合溶剂中，超声混合均匀；硝酸铜、硝酸铋、硝酸钐、硝酸钨、酒石酸的摩尔比为10mmol：20mmol：0.5mmol：0.2mmol：7mmol；
[0021](2)将步骤(1)中的混合液转入高压反应釜中，190摄氏度下反应12h；
[0022](3)将步骤(2)的产物采用去离子水和乙醇交替洗涤3次，随后将其置于管式炉中，300摄氏度条件下煅烧30min，得到花状Sm
‑
W共掺杂CuBi2O4。
[0023]对比例1
[0024](1)将可溶性硝酸铜、硝酸铋、硝酸钨和酒石酸加入50ml，体积比为1：1的丙三醇/水的混合溶剂中，超声混合均匀；硝酸铜、硝酸铋、硝酸钨、酒石酸的摩尔比为10mmol：20mmol：0.2mmol：5mmol；
[0025](2)将步骤(1)中的混合液转入高压反应釜中，180摄氏度下反应10h；
[0026](3)将步骤(2)的产物采用去离子水和乙醇交替洗涤3次，随后将其置于管式炉中，300摄氏度条件下煅烧30min，得到W掺杂CuBi2O4。
[0027]对比例2
[0028](1)将可溶性硝酸铜、硝酸铋、硝酸钐和酒石酸加入50ml，体积比为1：1的丙三醇/水的混合溶剂中，超声混合均匀；硝酸铜、硝酸铋、硝酸钐、酒石酸的摩尔比为10mmol：20mmol：0.5mmol：5mmol；
[0029](2)将步骤(1)中的混合液转入高压反应釜中，180摄氏度下反应10h；
[0030](3)将步骤(2)的产物采用去离子水和乙醇交替洗涤3次，随后将其置于管式炉中，300摄氏度条件下煅烧30min，得到Sm掺杂CuBi2O4。
[0031]锂离子电池性能测试：
[0032]将实施例1
‑
2以及对比例1
‑
2中的负极材料与粘结剂、导电剂以质量比为8：1：1混合于NMP中，随后涂覆集流体上，与锂片、隔膜组装成为扣式电池，测试其容量性能。
[0033] 100mA/g第50圈放电比容量100mA/g第600圈放电比容量容量保持率实施例1690mAh g
‑1589mAh g
‑185.3％实施例2689mAh g
‑1596mAh g
‑186.5％对比例1621mAh g
‑1512mAh g
‑182.4％
对比例2615mAh g
‑1522mAh g
‑184.8％
[0034]尽管已经示出和描述了本专利技术的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本专利技术的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本专利技术的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池负极材料，其特征在于，采用如下步骤制备：(1)将可溶性铜盐、铋盐、钐盐、钨盐和酒石酸加入丙三醇/水的混合溶剂中，超声混合均匀；(2)将步骤(1)中的混合液转入高压反应釜中，180
‑
200摄氏度下反应10
‑
20h；(3)将步骤(2)的产物采用去离子水和乙醇交替洗涤3次，随后将其置于管式炉中，300
‑
400摄氏度条件下煅烧20
‑
40min，得到粒径为100
‑
150nm的花状Sm
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海青，
申请(专利权)人：衡水市高新区博元新能源技术研发中心，
类型：发明
国别省市：