一种锂离子电池用高性能二维片状氧化镍负极材料的制备方法   0    0

[0001] 本发明属于化学电源技术领域，具体涉及一种锂离子电池用高性能氧化镍负极材料的制备方法。技术背景

[0002] 目前商用的锂离子电池负极材料主要为石墨材料，但是石墨材料容量较低(理论容量仅为372mAhg-1)，严重阻碍了锂离子电池整体能量密度的提升。与石墨负极材料相比，氧化镍具有容量高(理论比容量为718mAhg-1)、环境友好、安全性好、成本较低等优点被认为是非常具有应用前景的新一代锂离子电池负极材料之一。然而，氧化镍作为锂离子电池负极材料在嵌/脱锂过程中会发生明显的体积变化导致颗粒粉化、团聚，使其活性降低，从而导致其循环稳定性和倍率性能变差。微观结构调控一直以来被认为是改善材料电化学性能的重要途径之一。目前，制备具有特殊形貌的氧化镍负极材料的方法主要是水热法、静电纺丝法、溶胶凝胶法等。但这些制备方法普遍存在制备工艺复杂、过程不易控制、成本较高等缺点。为此，本发明提出一种十分简便的制备具有特殊形貌(二维片状形貌)的高性能氧化镍负极材料的新方法。

[0003] 本发明的目的在于提供一种锂离子电池用高性能二维片状氧化镍负极材料的制备方法。

[0004] 具体步骤为：

[0005] (1)将质量比为1:1的六水合氯化镍和葡萄糖混合，加入去离子水在强搅拌下使其全部溶解，去离子水的量以能够完全溶解试剂为宜。

[0006] (2)将步骤(1)所得液体置于马弗炉中，在空气气氛中从室温加热至600℃，升温速度5℃/分钟，在600℃条件下烧结3小时，得到二维片状氧化镍负极材料。

[0007] 本发明方法十分简便、成本低、产率高、制备条件易于控制，适用于大规模生产，制备的氧化镍材料作为锂离子电池负极材料具有较高的循环稳定性和倍率性能。

[0013] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，需要指出的是以下实施例是为了本领域的技术人员更好地理解本发明，而不是对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述内容做出一些非本质的改进和调整。

[0014] 实施例1：

[0015] (1)将2.0g NiCl2.6H2O和2.0g葡萄糖混合均匀。

[0016] (2)将步骤(1)所得的混合物在空气气氛中从室温加热至600℃，升温速度5℃/分钟，在600℃条件下烧结3小时，得到二维片状氧化镍负极材料。

[0017] 实施例2：

[0018] (1)将2.0g NiCl2.6H2O和2.0g葡萄糖混合，再向其中加入5mL去离子水在强搅拌下使其恰好全部溶解。

[0019] (2)将步骤(1)所得的混合溶液在空气气氛中从室温加热至600℃，升温速度5℃/分钟，在600℃条件下烧结3小时，得到二维片状氧化镍负极材料。

[0020] 实施例3：

[0021] (1)将2.0g NiCl2.6H2O和2.0g葡萄糖混合，再向其中加入10mL去离子水在强搅拌下使全部溶解。

[0022] (2)将步骤(1)所得的混合溶液在空气气氛中从室温加热至600℃，升温速度5℃/分钟，在600℃条件下烧结3小时，得到二维片状氧化镍负极材料。

[0023] 电化学性能测试：将实施例中制备的氧化镍作为活性材料，导电炭黑(Super P)作为导电剂，聚偏氟乙烯(PVDF)作为粘结剂按质量比6:3:1的比例混合研磨均匀后，加入适量的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)，调匀成浆后均匀涂覆在铜箔上，在80℃下真空干燥12小时，冲裁后得到电极片。以氧化镍电极片为工作电极，金属锂片为对电极，聚丙烯多孔膜(Celgard 2400)为隔膜，1mol/L LiPF6的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸二乙酯(DEC)的混合液(v(EC):v(DMC):v(DEC)＝1:1:1)为电解液，在充满氩气的手套箱中组装成CR2016型扣式电池。采用深圳新威公司的BTS-5V/10mA型充放电测试仪测试电池的恒流充放电及倍率性能，充放电电压范围为0.01～3.0V，其中倍率性能测试的电流密度分别为1、3、5、7和10A/g，循环性能测试的电流密度为1A/g。实施例1～3样品的电化学性能测试结果列于表1中。

[0024] 表1：实施例1～3样品的性能测试结果

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[0026] 如表1所示，实施例1～3制备的负极材料具有较好的倍率性能和循环稳定性，但对比3个实施例可知，实施例2具有相对更好的倍率性能和循环稳定性。表2给出了实施例2在电流密度为1A/g下循环200圈后再分别在电流密度为3、5、7、10A/g下循环30圈的放电比容量和在电流密度分别为1A/g和3A/g时循环500圈的放电比容量及库仑效率。

[0027] 表2：实施例2样品的性能测试结果

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[0029] 如图1所示，为实施例2制备的负极材料的XRD图谱。从图中可以看出，本发明制备的负极材料为氧化镍负极材料。

[0030] 如图2所示，为实施例2制备的负极材料的SEM图。从图中可以看出，本发明制备的氧化镍负极材料具有二维片状形貌。

[0031] 如图3和图4所示，为实施例2制备的氧化镍负极材料在1A/g和3A/g电流密度下的循环性能曲线。从图中可以看出，本发明制备的氧化镍负极材料具有较好的电化学循环稳定性。

[0032] 如图5所示，为实施例2制备的氧化镍负极材料在不同电流密度(1、3、5、7、10A/g)下的倍率性能曲线。从图中可以看出，本发明制备的氧化镍负极材料具有较好的倍率性能。

[0008] 图1为实施例2制备的氧化镍负极材料的XRD图谱。

[0009] 图2为实施例2制备的氧化镍负极材料的SEM图。

[0010] 图3为实施例2制备的氧化镍负极材料在1A/g电流密度下的循环性能曲线。

[0011] 图4为实施例2制备的氧化镍负极材料在3A/g电流密度下的循环性能曲线。

[0012] 图5为实施例2制备的氧化镍负极材料在不同电流密度(1、3、5、7、10A/g)下的倍率性能曲线。