近年來鋰離子電池(LIBs)在各種移動設備和電動汽車等領域廣泛使用 [1]，純電動汽車的續航里程已經達到400 km[2]
目前使用的高能量密度正極材料，主要是以NCM523和NCM622為主的層狀鎳基正極材料(NCM)系列[3]
負極材料多采用石墨，但是其理論比容量較低(372 mAh·g-1)，難以進一步發展[4~7]
因此，尋找替代石墨作為高能量密度負極材料極為迫切
過渡金屬氧化物的豐度大且具有較高的理論比容量(600~1200 mAh·g-1) [8]，是極具應用價值的負極材料之一
Co3O4的理論比容量較高(890 mAh·g-1)[9,10]，能提高鋰離子電池的容量，但是在脫嵌鋰過程中發生的體積膨脹使活性物質脫落、容量衰減快和循環性能降低[11,12]
控制反應條件使Co3O4納米化，可提供更多的反應位點，減小鋰離子擴散路徑[13]
同時，與導電材料(如:Co3O4@C[14,15]，Co3O4@Graphene[16,17]，Co3O4@ CNTs[18,19])復合可提高Co3O4的電子電導率，緩解氧化物負極材料在循環過程中的體積膨脹
在傳統的電池制備工藝中使用粘結劑和導電劑與活性材料混合可使材料均一化成為一個穩定的系統，但是材料在循環中的體積膨脹破壞了體系的穩定性，使其分層、脫落和容量下降[20]
不使用粘結劑和導電劑有助于保持體系的一致性，提高電池可逆容量
本文使用簡單的一步水熱反應將Co3O4納米顆粒負載于碳納米管薄膜上制備三維Co3O4@CNTs復合材料薄膜，并研究其儲鋰性能
1 實驗方法1.1 材料的制備
將摩爾比為1:1:1的CoSO4·7H2O(AR，麥克林)、5-磺基水楊酸(AR)和戊二酸(AR)溶于50 mL去離子水中，用NaOH(AR，西隴化工)將溶液的pH值調節至7.0
在溶液中加入大小為2 cm×2 cm、厚度6 μm的碳納米管薄膜，然后轉移至聚四氟乙烯內襯的反應釜中，在140℃水熱反應24 h制得Co3O4@CNTs薄膜復合材料
使用5-磺基水楊酸和戊二酸作為氧化劑將Co2+部分氧化成Co3+，CNFs提供成核位點使Co3O4能夠負載于其上形成Co3O4@CNTs復合物
Co3O4與CNTs薄膜的質量比約為85:15
將制得的薄膜復合材料洗滌和干燥后裁成直徑為14 mm的圓片
為了對比，在同等條件下合成Co3O4納
聲明：
“四氧化三鈷/碳納米管薄膜的水熱合成及其儲鋰性能” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：劉芝君,李之鋒,王春香,謝光明,黃慶研,鐘盛文
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2025年07月23日 ~ 26日 
