[發明專利]一種NaMn(HCO2)3化合物及其制備和應用

在審

• 申請號: 201710934748.2
• 申請日: 2017-10-10
• 公開（公告）號: CN109659503A
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 張華民;馮凱;宋子晗;李先鋒;程意;王懷清
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525;C01G45/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發明涉及NaMn(HCO₂)₃化合物及其制備方法，NaMn(HCO₂)₃/C鋰離子電池負極材料及其制法。采用沉淀法和固相球磨法可制備NaMn(HCO₂)₃化合物和NaMn(HCO₂)₃/C鋰離子電池負極材料；具有較好的鋰離子電池充放電性能，循環穩定性良好，工作電壓合適，可用作鋰離子電池負極材料。

技術領域

本發明涉及化學式為NaMn(HCO₂)₃的化合物、鋰離子電池負極材料、制備方法以及利用該材料制作鋰離子電池。

背景技術

隨著能源問題的日益嚴峻，不可再生資源的日益匱乏，以及人們對環保重要性認識的不斷增強，社會對新能源的需求日益增強，而儲能在能源體系中發揮越來越重要的作用。鋰離子電池具有工作電壓高、倍率性能好、循環壽命長、能量密度高、自放電小且無記憶效應等優點。鋰離子電池已經廣泛應用在小型便攜電子設備中，同時也是動力電池的首選，在未來電化學儲能市場中也會占據較大份額，因此關于鋰離電池的研究一直是儲能技術研究的熱點之一。

目前應用于鋰離子電池的負極材料主要有石墨、中間相炭微球、石墨烯等碳材料以及鈦酸鋰等。然而，這些材料仍然存在很多問題：比容量較低，質量能量密度和體積能量密度低等，這些材料不能滿足下一代高比能量鋰離子電池的發展需求。新型轉化型負極材料由于其高的理論比容量和低成本被認為是用于下一代高比能量鋰離子電池的負極材料。過渡金屬Mn具有多種化學價態，在充放電過程中可以以鋰離子發生一系列多電子反應且電位較低。同時錳的甲酸鹽在電化學過程中生成的金屬錳還可以進一步催化HCO₂^-與鋰離子的電化學反應，提供額外的容量。NaMn(HCO₂)₃是一種MOF結構的化合物，其具有三維的離子傳輸通道，具有良好的離子傳導性，但是其電子傳導率較低。制備NaMn(HCO₂)₃/C復合材料有利于提升材料的導電性，進而改善電極的電化學性能。

發明內容

本發明針對上述提出的技術問題，目的在于提供一種NaMn(HCO₂)₃化合物及制備方法，以及NaMn(HCO₂)₃/C鋰離子電池負極材料，并提供一種NaMn(HCO₂)₃/C鋰離子電池負極材料的制備方法；

具體技術方案如下：

一種NaMn(HCO₂)₃化合物的制備方法，其制備步驟如下，將含Na化合物、含Mn化合物按摩爾比Na:Mn＝1:1再與含HCO^-化合物按和含Na化合物摩爾比2:1混合，進行化學合成反應，制得NaMn(HCO₂)₃化合物。

所述含Na化合物為Na的氫氧化物或Na的氯化物中的一種或兩種；

所述含Mn化合物為Mn的氯化物、Mn的氫氧化物、或Mn的乙酸鹽中的一種或二種以上；

所述含HCO₂^-化合物為甲酸或甲酸鈉中的一種或兩種。

本發明提供的NaMn(HCO₂)₃/C鋰離子電池負極材料。

NaMn(HCO₂)₃/C鋰離子電池負極材料的制備方法，采用沉淀法和隨后固相球磨法制備NaMn(HCO₂)₃/C鋰離子電池負極材料，其步驟如下：