[發(fā)明專利]鋰離子電池負(fù)極一氧化錳/石墨烯復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710854797.5
• 申請(qǐng)日: 2017-09-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107658453B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 童匯;王旭;張寶;陳核章;姚嬴贏;鄭俊超;喻萬(wàn)景;張佳峰;郭志豪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/50;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 長(zhǎng)沙星耀專利事務(wù)所(普通合伙) 43205
• 代理人: 陸僖;寧星耀

鋰離子電池負(fù)極一氧化錳/石墨烯復(fù)合材料及其制備方法，所述復(fù)合材料由以下方法制成：（1）將錳源和軟模板溶于多元醇中，得混合溶液；（2）回流反應(yīng)，冷卻，離心，洗滌，干燥，得錳醇鹽；（3）煅燒，冷卻，得一氧化錳前驅(qū)體；（4）置于氧化石墨烯水溶液中，攪拌，冷凍干燥，得黑色粉末；（5）水合肼蒸汽與黑色粉末進(jìn)行反應(yīng)，冷卻，過(guò)濾，洗滌，干燥，即成。本發(fā)明復(fù)合材料為空心結(jié)構(gòu)，石墨烯包覆在顆粒表面；在0.01～3.00V，70mA/g下，首次放電克容量高達(dá)1065.1mAh/g，首效高達(dá)77.4%，3500mAh/g下，循環(huán)160圈后，放電比容量仍為360mAh/g；本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池負(fù)極復(fù)合材料及其制備方法，具體涉及一種鋰離子電池負(fù)極一氧化錳/石墨烯復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及各種電子產(chǎn)品和電動(dòng)汽車的普及，對(duì)作為其能源的電池提出了更高的要求。鋰離子電池憑借其能量密度高、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)脫穎而出。目前，鋰離子電池負(fù)極材料主要采用石墨材料，但是，其容量較低，理論比容量?jī)H有372mAh/g，且循環(huán)性能較差，制約了鋰離子電池的發(fā)展。

過(guò)渡金屬氧化物氧化錳，因?yàn)槔碚撊萘扛撸瑑r(jià)格低廉，成為鋰離子電池的可選材料之一。但是，由于氧化錳導(dǎo)電性差，在充放電過(guò)程中，體積效應(yīng)較大，循環(huán)性能較差，因此，常常需要對(duì)其進(jìn)行改性，如何提高氧化錳的循環(huán)和倍率性能，成為科研工作者的研究重點(diǎn)之一。

CN105702923 A公開(kāi)了一種氧化錳/碳/碳納米管復(fù)合材料及其制備方法，是將氧化錳分散在熱固性樹(shù)脂單體溶劑中，再引入碳納米管，雙鍵固化后，粉碎、高溫煅燒，即成。但是，該方法制備步驟復(fù)雜，且制備所得材料比容量低于500mAh/g，電化學(xué)性能較差。

CN 106252628 A公開(kāi)了一種氧化錳/石墨烯納米復(fù)合材料的制備方法，是通過(guò)水熱工序、復(fù)合工序、焙燒工序，得到氧化錳/石墨烯納米復(fù)合材料。但是，該方法制備流程較長(zhǎng)，僅復(fù)合工序就需持續(xù)3天以上。

CN 104466156 A公開(kāi)了一種錳的醇鹽及其與石墨烯復(fù)合物及其制備方法，是在有機(jī)醇溶液中加入高錳酸鉀和氧化石墨，加熱后再加入乙二胺，恒溫反應(yīng)，離心、清洗、干燥后得到產(chǎn)品。但是，該方法得到的產(chǎn)品容量衰減較快，電化學(xué)性能不佳。

CN 103346307 A公開(kāi)了一種鋰離子電池負(fù)極材料及其制備方法，是將金屬氧化物負(fù)極材料加入到錫鹽酸性水溶液中，恒溫?cái)嚢瑁^(guò)濾、洗滌后，加入到石墨烯懸濁液中，攪拌，過(guò)濾、干燥后即得產(chǎn)物。但是，該方法制備過(guò)程中需要采用強(qiáng)酸性溶液，且倍率性能較差。

CN 103896260 A公開(kāi)了一種基于石墨烯的鋰離子電池復(fù)合負(fù)極材料的制備方法，是采用微波還原法還原氧化石墨烯，再和金屬氧化物前驅(qū)體混合后，在微波中一步反應(yīng)原位合成石墨烯-金屬氧化物復(fù)合材料。但是，該方法條件控制嚴(yán)格，成本較高，且未公開(kāi)其電化學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種導(dǎo)電性好，離子導(dǎo)電性高，體積效應(yīng)小，充放電過(guò)程中體積變化小，放電克容量高，循環(huán)性能好，高倍率下循環(huán)性能穩(wěn)定，制備流程簡(jiǎn)單的鋰離子電池負(fù)極一氧化錳/石墨烯復(fù)合材料及其制備方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下：鋰離子電池負(fù)極一氧化錳/石墨烯復(fù)合材料，由以下方法制成：

（1）將錳源和軟模板溶解于多元醇溶劑中，得混合溶液；

（2）將步驟（1）所得混合溶液進(jìn)行回流反應(yīng)，自然冷卻至室溫，離心，洗滌，干燥，得錳醇鹽；

（3）將步驟（2）所得錳醇鹽在空氣或氧氣氣氛中煅燒，隨爐冷卻至室溫，得一氧化錳前驅(qū)體；

（4）將步驟（3）所得一氧化錳前驅(qū)體置于氧化石墨烯水溶液中，攪拌，冷凍干燥，得黑色粉末；