[發明專利]一種制備柔性鋰離子電池獨立負極材料的方法

有效

• 申請號: 201810604493.8
• 申請日: 2018-06-13
• 公開（公告）號: CN109004185B
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 邱從交;趙東輝;周鵬偉
• 申請（專利權）人: 福建翔豐華新能源材料有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/50;H01M4/62;H01M10/0525;D01F1/10;D01F9/22
• 代理公司: 廈門市新華專利商標代理有限公司 35203
• 代理人: 吳成開;徐勛夫

本發明公開一種制備柔性鋰離子電池獨立負極材料的方法，包括有以下步驟：（1）前驅體溶液的配置：將PAN溶解在DMF或DMAc中形成均勻溶液，其濃度為5wt%?12wt%；然后將MnAc加入先前配置好的溶液中并攪拌20?60min至分散均勻，MnAc的濃度為5?10%；（2）靜電紡絲；（3）預氧化和碳化參數：將初生纖維氈在N₂保護下于268?280℃預氧化30?120min，之后以3?5℃/min的升溫速率升溫至600?1200℃碳化1?24h。通過利用本發明方法制備出具有在較高的電流密度下的高比容量以及較長的循環壽命等性能的柔性鋰離子電池負極材料，并且經過裁剪之后能獨立直接作為電極使用，無需其他添加劑，不用經過打漿、涂布等步驟。

技術領域

本發明涉及負極材料領域技術，尤其是指一種制備柔性鋰離子電池獨立負極材料的方法。

背景技術

鋰離子電池是現在市面上應用最廣泛的電池，具有較高的比容量和較長的循環壽命，但是作為商用鋰離子電池負極材料的石墨的比容量較低（理論上僅有372mA·h·g^-1）。因此大量的研究一直集中在如何提高鋰離子電池的負極材性能，使其具備較高的電流密度下的高比容量以及較長的循環壽命等性能。

過渡金屬氧化物復合材料做為負極材料具有高比容量的優點，不但由于其原料豐富、成本較低、環保程度更高，在電動車和混合動力車等應用領域上潛力較大，而且得益于不同的氧化階段它們的電荷轉移的效率較佳。在眾多過渡金屬氧化物中，MnO還額外具有無毒、低轉換電壓等優點。然而在鋰化及其逆過程中由于鋰離子的嵌入和脫出會導致體積變化，因此導致了比容量的快速衰減，同時作為電極材料MnO也有著電導率差的缺陷。

申請號為CN201710620295.6的專利提出了一種氮摻雜碳包覆氧化錳鋰離子電池復合負極材料的方法，也是制備的MnO/C的復合材料。但是其合成路線更復雜，并且不是通過靜電紡絲技術制成了纖維組成的負極材料。

發明內容

有鑒于此，本發明針對現有技術存在之缺失，其主要目的是提供一種制備柔性鋰離子電池獨立負極材料的方法，其能有效解決現有之MnO/C的復合材料合成路線復雜的問題。

為實現上述目的，本發明采用如下之技術方案：

一種制備柔性鋰離子電池獨立負極材料的方法，包括有以下步驟：

（1）前驅體溶液的配置：將PAN溶解在DMF或DMAc中形成均勻溶液，其濃度為5wt%-12wt%；然后將MnAc加入先前配置好的溶液中并攪拌20-60min至分散均勻，MnAc的濃度為5-10%；

（2）靜電紡絲：控制出液量在0.5-1mL/h，相應電壓為9-12kV，針頭與接收裝置之間的距離為13-20cm，由以上參數進行紡絲得到初生纖維氈；

（3）預氧化和碳化參數：將初生纖維氈在N₂保護下于268-280℃預氧化30-120min，之后以3-5℃/min的升溫速率升溫至600-1200℃碳化1-24h；最后得到MnO/CNF復合材料納米纖維氈；經過裁剪之后作為鋰離子電池獨立電極使用。

本發明與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果，具體而言，由上述技術方案可知：

通過利用本發明方法制備出具有在較高的電流密度下的高比容量以及較長的循環壽命等性能的柔性鋰離子電池負極材料，并且經過裁剪之后能獨立直接作為電極使用，無需其他添加劑，不用經過打漿、涂布等步驟。

具體實施方式

本發明揭示了一種制備柔性鋰離子電池獨立負極材料的方法，包括有以下步驟：

（1）前驅體溶液的配置：將PAN溶解在DMF或DMAc中形成均勻溶液，其濃度為5wt%-12wt%；然后將MnAc加入先前配置好的溶液中并攪拌20-60min至分散均勻，MnAc的濃度為5-10%。