[發明專利]一種鋰離子電池負極復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201310204070.4
• 申請日: 2013-05-28
• 公開（公告）號: CN103326000A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 林永;代坤義;曾啟華;趙錕;王曼麗;江忠遠;梁興;胡榮幸;王芬
• 申請（專利權）人: 遵義師范學院
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 谷慶紅

技術領域

本發明屬于鋰電池材料領域，具體涉及一種電容器電極材料二氧化錳-碳-聚四氟乙烯三元復合材料的制備方法。

背景技術

鋰離子電池大約是在二十世紀七十年代以后發展起來的一種新型儲能電池,具有體積小、重量輕、工作電壓高、可逆比容量大、適用壽命長、無記憶效應、無污染、安全可靠及性價比較高等特點，廣泛應用于手機、相機、筆記本電腦等小型電子產品，同時也廣泛用于電動車、衛星等大型電動設備領域。

電極材料是影響鋰離子電池綜合性能的關鍵因素有之一。目前以產業化的鋰離子電池負極材料為天然石墨及石墨化中間相碳微球。石墨的理論電化學比容量為372mAh·g^-1,產業化的天然石墨及石墨化中間相碳微球的電化學比容量大約為300mAh·g^-1。由于MnO2具有電學性能良好、資源豐富、價格低廉、與環境友好等特點，近年來改性MnO₂及MnO₂復合材料作為鋰離子電池的負極材料成為了新的研究熱點。

發明內容

本發明要解決的技術問題是現有技術中的鋰離子電池電極材料的電化學比容量較小等缺點，本發明將二氧化錳、碳材料、聚四氟乙烯

三種材料進行復合，充分利用碳材料性能穩定、比表面積高、粒徑小的、導電性高的特點，以及聚四氟乙烯高穩定性、易形成空間網絡的特點，將MnO₂/乙炔黑復合材料通過水熱原位合成技術沉積在聚四氟乙烯的表面，合成同時具有導電網絡（碳材料）與結構網絡（聚四氟乙烯）的高嵌鋰容量（697mAh.g^-1）二氧化錳/碳材料/聚四氟乙烯新型納米復合材料。

本發明采用的技術方案：鋰離子電池負極復合材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）先將聚四氟乙烯分散在水中，超聲分散30～120分鐘，再加入碳材料與十二烷基苯磺酸鈉，聚四氟乙烯：碳材料：十二烷基苯磺酸鈉質量比為1：（0.5～6）：（0.1～0.5），超聲分散30～180分鐘，得到混合液A；

（2）向混合液A中加入硫酸錳與過硫酸銨，硫酸錳與過硫酸銨的摩爾比為1：（1～2），超聲分散，得到混合液B；

（3）將混合液B置于高壓反應釜中，于120～160℃反應1～60h；

（4）過濾反應液得到黑色固態產物，分別用去離子水和乙醇溶劑洗滌產物，直至濾液為無色；

（5）將洗滌后的黑色固態產物于120℃下干燥4～12h，即得到二氧化錳-碳材料-聚四氟乙烯復合材料。

所述得到的二氧化錳-碳材料-聚四氟乙烯復合材料為：MnO2-碳材料復合材料通過水熱原位合成技術沉積在聚四氟乙烯的表面，同時具有導電網絡與結構網絡的二氧化錳-碳材料-聚四氟乙烯復合材料。

二氧化錳-碳材料-聚四氟乙烯復合材料中二氧化錳為α-MnO2。

本發明與現有技術相比，具有以下優點：

（1）用本發明方法制備得到的到二氧化錳/碳材料/聚四氟乙烯復合材料，以碳材料和聚四氟乙烯為基體材料，具有高導電性、高比表面的特點，具有很高的可逆嵌鋰容量，材料可逆嵌鋰比容量可達697mAh.g^-1。

（2）本發明二氧化錳/碳材料/聚四氟乙烯復合材料的制備方法簡單、可靠，價格低廉，材料嵌脫鋰比容量極高，為高性能鋰離子電池負極材料的生產提供了解決辦法。

附圖說明

附圖1為本發明復合材料樣品的X射線衍射圖。

附圖2為本發明復合材料樣品的掃描電鏡圖片，其中放大倍數為2萬倍。

附圖3為本發明復合材料樣品的透射電鏡圖。

附圖4為本發明復合材料樣品的恒流充放電圖。

具體實施方式：

下面結合具體實施方式，進一步說明本發明：

實施例1

本發明二氧化錳/碳材料/聚四氟乙烯復合材料的制備方法，其具體步驟如下：

（1）先將聚四氟乙烯分散在水中，充分攪拌30分鐘，再加入碳納米管與十二烷基苯磺酸鈉，質量比為聚四氟乙烯(g):碳納米管(g):十二烷基苯磺酸鈉(g)=1：1：0.1，超聲分散30分鐘，得到混合液A；（2）向A中加入硫酸錳與過硫酸銨，硫酸錳與過硫酸銨的摩爾比為1：1，充分攪拌，得到混合液B；

（3）將B置于高壓反應釜中，于140℃反應36h；

（4）過渡反應液得到黑色固態產物，別用去離子水和乙醇溶劑洗滌產物，直至濾液為無色；