一种碳包覆纳米镍锂电池材料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111564619A(43)申请公布日2020.08.21(21)申请号202010435124.8B82Y40/00(2011.01)(22)申请日2020.05.21(71)申请人宁波大学地址315211浙江省宁波市江北区风华路818号(72)发明人李星高楠(74)专利代理机构北京风雅颂专利代理有限公司11403代理人陈宙(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/38(2006.01)H01M4/62(2006.01)H01M10/0525(2010.01)B82Y30/00(2011.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种碳包覆纳米镍锂电池材料的制备方法(57)摘要本发明公开了一种碳包覆纳米镍锂电池材料的制备方法，本发明中将一定量的甲氧苄氨嘧啶溶于一定体积的N,N-二甲基甲酰氨溶剂中，加入适量的聚丙烯腈，然后缓慢加入一定量的乙酸镍·四水合物，在高电压条件下利用静电纺丝技术，制备静电纺丝产品，然后在氮气氛围下管式炉中进行烧结，得到一种碳包覆纳米镍锂电池材料。该材料大的比表面积和高的结构稳定性，其作为锂离子负极材料具有广泛的应用前景。在整个制备过程中，实验操作简单，成本低廉，设备技术投入小，适合批量生产。CN111564619ACN111564619A权利要求书1/1页1.一种碳包覆纳米镍锂电池材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：1)称取一定量的甲氧苄氨嘧啶溶于一定体积的N,N-二甲基甲酰氨溶剂中，加入适量的聚丙烯腈，然后缓慢加入一定量的乙酸镍·四水合物，磁力搅拌10h，得到浅绿色的纺丝前驱液；2)将上述浅绿色的纺丝前驱体液在电压为17～19kV、流率为0.9mL/h、相对湿度为35～45％、温度为31～35℃的条件下，进行静电纺丝，收集静电纺丝产品；3)将上述纺丝产品烘干后，置于管式炉中氮气氛围下550～750℃控温烧结3～5h，自然降温至室温，得到一种碳包覆纳米镍锂电池材料；所述碳包覆纳米镍锂电池材料中碳质量的含量为3～15％；所述的溶剂、合成原料均为化学纯；所述纺丝前驱液中，镍和甲氧苄氨嘧啶的物质量的比为1:1，聚丙烯腈在纺丝前驱液中的浓度为1.4g/mL，甲氧苄氨嘧啶的浓度为0.05～0.1mmol/mL，乙酸镍的浓度为0.05～0.1mmol/mL。2.一种如权利要求1所述的制备方法得到的碳包覆纳米镍锂电池材料，其特征在于，该材料作为锂电池负极材料，在大电流密度800mAg-1下，循环80次后，其放电比容量能保持在86mAh·g-1以上，库伦效率能保持在99％以上。2CN111564619A说明书1/3页一种碳包覆纳米镍锂电池材料的制备方法技术领域[0001]本发明属于材料化学领域，具体涉及到一种碳包覆纳米镍锂电池材料的制备方法。背景技术[0002]锂离子电池负极材料，是电池在充电过程中锂离子和电子的载体，起着能量的储存与释放的作用。在电池成本中，负极材料占了5％～15％，是锂离子电池的重要组成部分。作为锂离子脱嵌的载体，负极材料需满足以下要求：(1)在基体中大量的锂能够发生可逆脱嵌以得到高容量；在脱嵌过程中，负极主体结构没有或很少发生变化；(2)插入化合物应有较好的电子电导率和离子电导率，这样可以减少极化并能进行大电流充放电；(3)锂离子在主体材料中有较大的扩散系数，便于快速充放电；(4)从实用角度而言，材料应具有较好的经济性以及对环境的友好性。[0003]金属有机框架化合物(MOFs)是由有机配体和金属离子或团簇通过配位键自组装形成的具有分子内孔隙的有机-无机杂化材料，MOFs具有诸多优异的特点，如孔隙率高及比表面积大，在实际应用中还可以根据选择的配体不同来控制其孔径的大小、结构和功能多样性，由于种类繁多的配体可供选择及修饰，人们合成了带有一种或多种基团的MOFs材料，未饱和的金属中心与其进行结合来满足配位需求。这些特性使其与锂具有极强的亲和力，能够有效的捕捉锂离子。2011年，Schaefer等人发现MOFs材料作为负极能够在充放电过程中保持结构稳定(JLSchaeferetal，JournalofMaterialsChemistry,2013,25:834-839)，Wang等人合成的聚吡咯纳米纤维Co-MOF复合材料具有良好的导电性能以及良好的储锂能力(ScienceofAdvancedMaterials,2020,12(4):486-491)，由此可见MOFs在锂电池中有着巨大的应用前景。[0004]纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸(0.1～100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10～100个原子紧密排列在一起的尺度(中国国家标准化