一种锂离子电池负极材料微纳米结构CuO的制备方法与流程

本发明属于纳米材料制备技术领域，尤其涉及一种采用水热法制备锂离子电池负极材料微纳米结构CuO的方法。

背景技术：

锂离子电池由于具有输出电压高、能量密度大、循环寿命长和绿色无污染等优点,已广泛应用于各类便携式电子设备、电动汽车领域,并在新能源电力存储方面具有广阔的应用前景。但是,目前商业化的锂离子电池主要以石墨为负极,理论比容量低(372mAh/g),将不能满足飞速发展的新能源电力存储高功率和高能量应用需求。金属氧化物因其比容量高、储量丰富和绿色环保等优点成为潜在的石墨替代型负极材料。作为锂离子电池的负极材料CuO是一种比容量高(670mAh/g)、价格低廉、无毒、制备简单等方面的优点备受关注。CuO作为一种P型半导体在高温超导体、感光开关、超级电容器、锂离子电池负极材料等领域得到应用。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种锂离子电池负极材料微纳米结构CuO的制备方法，该方法成本低、操作简单。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的，一种锂离子电池负极材料微纳米结构CuO的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将蒸馏水、尿素按质量比50：1混合，并搅拌5小时以上，得到澄清液；

(2)在搅拌的条件下，向步骤1中的澄清液中滴加硫酸铜水溶液，硫酸铜与步骤1中尿素的摩尔比为1:2，在室温下搅拌30-60min后得到浅蓝色混液，将浅蓝色混液，转移到水热反应釜中于180℃下反应8h；

(3)将步骤2所得到的产物离心、并依次使用去离子水和无水乙醇洗涤、真空干燥后得到CuO。

本发明的有益效果是：本方法设备简单，工艺参数可控，可重复性极高。制备所需原料丰富，成本低，无废弃物产生。制备的微纳米结构CuO负极材料在锂离子电池以及其他领域有着极大的潜力应用。

附图说明

图1是本发明微纳米结构CuO的SEM图片；

图2是本发明微纳米结构CuO的SEM图片；

图3是本发明微纳米结构CuO的SEM图片；

图4是本发明CuO的样品XRD谱图和标准谱图的对比；

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明锂离子电池负极材料微纳米结构CuO的方法，包括以下步骤：

(1)将蒸馏水、尿素按质量比50：1混合，搅拌5小时以上，得到澄清混液；

(2)在搅拌的条件下，向步骤1中的澄清液中滴加硫酸铜水溶液，硫酸铜与步骤1中尿素的摩尔比为1:2，在室温下搅拌30-60min后，将浅蓝色混液，转移到水热反应釜中于180℃下反应8h；

(3)将产物离心、依次使用去离子水和无水乙醇洗涤、真空干燥后得到CuO粉末。

实施例1

(1)将60ml蒸馏水与1.2g尿素混合，磁力搅拌6小时，得到澄清溶液；

(2)在搅拌的条件下，向步骤1中的澄清液中滴加0.01mol硫酸铜溶液，在室温下搅拌50min后，将浅蓝色溶液转移到水热反应釜中于180℃下反应8h；

(3)将产物离心、依次使用去离子水和无水乙醇洗涤两次，放入真空干燥后得到CuO微纳米粉末。本发明所制得的球形微纳米结构CuO形貌见扫描图片1、2、3，从图中可以看出，所得到的自组装CuO纳米结构，形态均一、规整，均为花瓣片状球形结构。这种花瓣片状球形结构的CuO特别利于锂离子电池在充电过程中，较多的锂离子嵌入负极材料，从而可增大锂离子电池的充放电容量，以及提高锂离子电池的充放电功率。

图4是本发明CuO的样品XRD谱图和标准谱图的对比，通过对比发现，本发明球形微纳米结构CuO的X射线衍射所有衍射峰的位置和衍射强度与CuO标准衍射谱图(JCPDS NO.04-004-5685)都有着很好的匹配，从而可确定本发明所制得的锂离子电池负极材料微纳米结构CuO纯度极好，无其他铜的氧化物等存在。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。