近年来锂离子电池(LIBs)在各种移动设备和电动汽车等领域广泛使用 [1]，纯电动汽车的续航里程已经达到400 km[2]
目前使用的高能量密度正极材料，主要是以NCM523和NCM622为主的层状镍基正极材料(NCM)系列[3]
负极材料多采用石墨，但是其理论比容量较低(372 mAh·g-1)，难以进一步发展[4~7]
因此，寻找替代石墨作为高能量密度负极材料极为迫切
过渡金属氧化物的丰度大且具有较高的理论比容量(600~1200 mAh·g-1) [8]，是极具应用价值的负极材料之一
Co3O4的理论比容量较高(890 mAh·g-1)[9,10]，能提高锂离子电池的容量，但是在脱嵌锂过程中发生的体积膨胀使活性物质脱落、容量衰减快和循环性能降低[11,12]
控制反应条件使Co3O4纳米化，可提供更多的反应位点，减小锂离子扩散路径[13]
同时，与导电材料(如:Co3O4@C[14,15]，Co3O4@Graphene[16,17]，Co3O4@ CNTs[18,19])复合可提高Co3O4的电子电导率，缓解氧化物负极材料在循环过程中的体积膨胀
在传统的电池制备工艺中使用粘结剂和导电剂与活性材料混合可使材料均一化成为一个稳定的系统，但是材料在循环中的体积膨胀破坏了体系的稳定性，使其分层、脱落和容量下降[20]
不使用粘结剂和导电剂有助于保持体系的一致性，提高电池可逆容量
本文使用简单的一步水热反应将Co3O4纳米颗粒负载于碳纳米管薄膜上制备三维Co3O4@CNTs复合材料薄膜，并研究其储锂性能
1 实验方法1.1 材料的制备
将摩尔比为1:1:1的CoSO4·7H2O(AR，麦克林)、5-磺基水杨酸(AR)和戊二酸(AR)溶于50 mL去离子水中，用NaOH(AR，西陇化工)将溶液的pH值调节至7.0
在溶液中加入大小为2 cm×2 cm、厚度6 μm的碳纳米管薄膜，然后转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在140℃水热反应24 h制得Co3O4@CNTs薄膜复合材料
使用5-磺基水杨酸和戊二酸作为氧化剂将Co2+部分氧化成Co3+，CNFs提供成核位点使Co3O4能够负载于其上形成Co3O4@CNTs复合物
Co3O4与CNTs薄膜的质量比约为85:15
将制得的薄膜复合材料洗涤和干燥后裁成直径为14 mm的圆片
为了对比，在同等条件下合成Co3O4纳
声明：
“四氧化三钴/碳纳米管薄膜的水热合成及其储锂性能” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：刘芝君,李之锋,王春香,谢光明,黄庆研,钟盛文
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2025年06月06日 ~ 08日 
