CN108023071A - 泡沫石墨烯负载镍钴氧负极材料的制备方法及其产品和应用 - Google Patents

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吴晓燕
张芳
段磊
李敏
金彩虹
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Abstract

本发明提供一种泡沫石墨烯负载镍钴氧负极材料的制备方法及其产品和应用，对泡沫镍进行处理，并浸泡在氧化石墨烯溶液中，在溶液中对包覆在泡沫镍上的氧化石墨烯用还原剂进行化学还原；将包覆有石墨烯的泡沫镍置于溶液中，通过酸腐蚀泡沫镍，同时加入相应的钴盐，使镍盐和钴盐的摩尔量为1:2；将该溶液转入100 mL水热反应釜中，160～180℃反应3～5 h；降至室温后，将沉淀物真空抽滤，然后用水和乙醇洗涤数次，然后真空烘箱60～80℃干燥10～15 h；将上述沉淀物在500～600℃温度下煅烧3～5 h，得到泡沫石墨烯负载镍钴氧。该材料具有较大的比表面积，进一步有利于提高材料的电化学性能。该制备工艺相对简单，易操作。

Description

泡沫石墨烯负载镍钴氧负极材料的制备方法及其产品和应用
技术领域
本发明涉及一种锂电负极材料的制备方法，特别是涉及一种泡沫石墨烯负载镍钴氧负极材料的制备方法及其产品和应用。
背景技术
随着社会的发展，锂离子电池备受关注。锂离子电池是目前世界上最为理想的可充电电池，它不仅具有能量密度大、循环寿命长、无记忆效应及污染小等优点。随着技术的进步，锂离子电池将广泛应用于电动汽车、航空航天及生物医药等领域，因此，研究与开发动力用锂离子电池及相关材料具有重大的意义。对于动力用锂离子电池而言，其关键是提高功率密度和能量密度，而功率密度和能量密度提高的根本是电极材料，特别是负极材料的改善。
自上世纪90年代初，日本的科技工作者开发出了层状结构的碳材料，碳材料是最早为人们所研究并应用于锂离子电池商品化的材料，至今仍是大家关注和研究的重点之一，但是碳负极材料存在一些缺陷：电池化成时，与电解液反应形成SEI膜，导致电解液的消耗和较低的首次库伦效率；电池过充时，可能会在碳电极表面析出金属锂，形成锂枝晶造成短路，导致温度升高，电池***；另外，锂离子在碳材料中的扩散系数较小，导致电池不能实现大电流充放电，从而限制了锂离子电池的应用范围。
镍钴氧（NiCo2O4）是一种尖晶石结构的复合氧化物，是一种广泛应用的磁性材料，常用作燃料电池材料，目前也可以作为锂离子电池负极材料，通过转化和合金化反应具有较高的Li+储存容量。该材料被认为是一种具有前途的锂离子负极材料。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明目的在于：提供一种泡沫石墨烯负载镍钴氧负极材料的制备方法。
本发明再一目的在于：提供一种上述制备方法获得的产品。
本发明又一目的在于：提供一种上述产品的应用。
本发明目的通过下述方案实现：一种泡沫石墨烯负载镍钴氧负极材料的制备方法，包括下述步骤：
（1）对泡沫镍进行处理，并浸泡在氧化石墨烯溶液中，在溶液中对包覆在泡沫镍上的氧化石墨烯用还原剂进行化学还原；
（2）将包覆有石墨烯的泡沫镍置于溶液中，通过酸腐蚀泡沫镍，同时加入相应的钴盐，使镍盐和钴盐的摩尔量为1:2；
（3）将该溶液转入100 mL水热反应釜中，160～180 ℃反应3～5 h；
（4）降至室温后，将沉淀物真空抽滤，然后用水和乙醇洗涤数次，然后真空烘箱60～80℃干燥10～15 h；
（5）将上述沉淀物在500～600℃温度下煅烧3～5 h，得到泡沫石墨烯负载镍钴氧。
所述的还原剂是水合肼、氢碘酸或是抗坏血酸中的一种或其组合。
所述的酸为盐酸、醋酸或硝酸中的一种或其组合。
所述的钴盐为氯化钴、醋酸钴或硝酸钴中的一种或其组合。
本发明提供一种泡沫石墨烯负载镍钴氧负极材料，根据上述任一所述方法制备得到。
本发明提供一种泡沫石墨烯负载镍钴氧负极材料在锂离子电池中的应用。
本发明利用泡沫镍为模板制备泡沫石墨烯、以溶解的模板镍盐为原始原料制备泡沫石墨烯负载镍钴氧，该材料具有较大的比表面积，进一步有利于提高材料的电化学性能。本发明制备方法具有工艺相对简单，易操作的特点。其产品首次放电比容量为1211 mAh/g，第二次放电比容量为689 mAh/g，经过50次循环后放电比容量为385 mAh/g。
附图说明
图1为实施例1泡沫石墨烯负载镍钴氧的循环寿命图。
具体实施方式
本发明通过下面具体实例进行详细的描述，但是本发明的保护范围不受限于这些实施例子。
实施例1
对泡沫镍进行处理，并浸泡在氧化石墨烯溶液中，在溶液中对包覆在泡沫镍上的氧化石墨烯用抗坏血酸进行化学还原；将包覆有石墨烯的泡沫镍置于溶液中，通过盐酸腐蚀泡沫镍，同时加入氯化钴，使氯化镍和氯化钴的摩尔量为1:2；将该溶液转入100 mL水热反应釜中，160 ℃反应5 h；降至室温后，将沉淀物真空抽滤，然后用水和乙醇洗涤数次，然后真空烘箱80 ℃干燥10 h；将上述沉淀物在500 ℃温度下煅烧5 h，得到泡沫石墨烯负载镍钴氧。泡沫石墨烯负载镍钴氧的循环寿命图如图1所示，首次放电比容量为1211 mAh/g，第二次放电比容量为689 mAh/g，经过50次循环后放电比容量为385 mAh/g。
实施例2
对泡沫镍进行处理，并浸泡在氧化石墨烯溶液中，在溶液中对包覆在泡沫镍上的氧化石墨烯用氢碘酸进行化学还原；将包覆有石墨烯的泡沫镍置于溶液中，通过硝酸腐蚀泡沫镍，同时加入硝酸钴，使硝酸镍和硝酸钴的摩尔量为1:2；将该溶液转入100 mL水热反应釜中，180 ℃反应3 h；降至室温后，将沉淀物真空抽滤，然后用水和乙醇洗涤数次，然后真空烘箱80 ℃干燥10 h；将上述沉淀物在600 ℃温度下煅烧3 h，得到泡沫石墨烯负载镍钴氧。
实施例3
对泡沫镍进行处理，并浸泡在氧化石墨烯溶液中，在溶液中对包覆在泡沫镍上的氧化石墨烯用水合肼进行化学还原；将包覆有石墨烯的泡沫镍置于溶液中，通过硝酸腐蚀泡沫镍，同时加入硝酸钴，使硝酸镍和硝酸钴的摩尔量为1:2；将该溶液转入100 mL水热反应釜中，180 ℃反应3 h；降至室温后，将沉淀物真空抽滤，然后用水和乙醇洗涤数次，然后真空烘箱80 ℃干燥10 h；将上述沉淀物在600 ℃温度下煅烧3 h，得到泡沫石墨烯负载镍钴氧。

Claims (6)

1.一种泡沫石墨烯负载镍钴氧负极材料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
（1）对泡沫镍进行处理，并浸泡在氧化石墨烯溶液中，在溶液中对包覆在泡沫镍上的氧化石墨烯用还原剂进行化学还原；
（2）将包覆有石墨烯的泡沫镍置于溶液中，通过酸腐蚀泡沫镍，同时加入相应的钴盐，使镍盐和钴盐的摩尔量为1:2；
（3）将该溶液转入100 mL水热反应釜中，160～180 ℃反应3～5 h；
（4）降至室温后，将沉淀物真空抽滤，然后用水和乙醇洗涤数次，然后真空烘箱60～80℃干燥10～15 h；
（5）将上述沉淀物在500～600℃温度下煅烧3～5 h，得到泡沫石墨烯负载镍钴氧。
2.根据权利要求1所述泡沫石墨烯负载镍钴氧负极材料的制备方法，其特征在于所述的还原剂是水合肼、氢碘酸或是抗坏血酸中的一种或其组合。
3.根据权利要求1所述泡沫石墨烯负载镍钴氧负极材料的制备方法，其特征在于所述的酸为盐酸、醋酸或硝酸中的一种或其组合。
4.根据权利要求1所述泡沫石墨烯负载镍钴氧负极材料的制备方法，其特征在于所述的钴盐为氯化钴、醋酸钴或硝酸钴中的一种或其组合。
5.一种泡沫石墨烯负载镍钴氧负极材料，其特征在于根据权利要求1-4任一所述方法制备得到。
6.根据权利要求5所述泡沫石墨烯负载镍钴氧负极材料在锂离子电池中的应用。
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