[發明專利]氧化亞錳/碳納米管/石墨烯負極復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201810690868.7
• 申請日: 2018-06-28
• 公開（公告）號: CN109037608A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 童匯;王旭;余榮天;姚嬴贏;張寶;喻萬景;鄭俊超
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/50;H01M4/62;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所(普通合伙) 43205
• 代理人: 陸僖;寧星耀

氧化亞錳/碳納米管/石墨烯負極復合材料及其制備方法，所述負極復合材料由以下方法制成：（1）將碳納米管分散在高錳酸鹽水溶液中，回流反應，冷卻后，過濾，洗滌，干燥；（2）與聚陽離子電解質水溶液混合，攪拌，過濾，干燥；（3）在水中分散后，再與氧化石墨烯水溶液混合，攪拌，過濾，干燥；（4）在保護性氣氛中煅燒，冷卻，即成。本發明氧化亞錳/碳納米管/石墨烯負極復合材料中，氧化亞錳以粒徑20～60nm的顆粒狀均勻分布在碳納米管上，碳納米管包覆于石墨烯中；具有電子導電性、離子導電性高，離子擴散通道短，脫嵌鋰離子過程中體積效應小，循環、倍率性能好等優點；本發明方法制備流程簡單，環境友好，適宜于工業化生產。

技術領域

本發明涉及一種負極復合材料及其制備方法，具體涉及一種氧化亞錳/碳納米管/石墨烯負極復合材料及其制備方法。

背景技術

由于石墨的理論容量較低（372mAh/g），隨著鋰離子電池技術的發展，石墨已經難以滿足人們對電池的需求。而氧化亞錳因其具有較高的理論比容量（756mAh/g）、無毒、成本低廉、儲量豐富等優點，是鋰離子電池負極材料中具有發展前景的材料之一。但是，由于氧化亞錳充放電過程中體積變化巨大，導電性能差等缺點，導致其循環性能和倍率性能較差，如何解決這些問題，成為技術人員研究的熱點。

CN105702923A公開了一種氧化錳/碳/碳納米管復合材料及其制備方法，是將氧化錳分散在熱固性樹脂單體溶劑中，再引入碳納米管，雙鍵固化后，粉碎、高溫煅燒，即成。但是，該方法制備步驟復雜，且制備所得材料比容量低于500mAh/g，電化學性能較差。

CN106252628A公開了一種氧化錳/石墨烯納米復合材料的制備方法，是通過水熱工序、復合工序、焙燒工序，得氧化錳/石墨烯納米復合材料。但是，該方法制備流程較長，僅復合工序就需持續3天以上。

CN104466156A公開了一種錳的醇鹽及其與石墨烯復合物及其制備方法，是在有機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，離心、清洗、干燥后得到產品。但是，該方法所得產品容量衰減較快，電化學性能不佳。

CN103346307A公開了一種鋰離子電池負極材料及其制備方法，是將金屬氧化物負極材料加入到錫鹽酸性水溶液中，恒溫攪拌，過濾、洗滌后，加入到石墨烯懸濁液中，攪拌，過濾、干燥后即得產物。但是，該方法制備過程中需要采用強酸性溶液，且倍率性能較差。

CN105668544A公開了一種氧化多壁碳納米管的制備方法，是采用混合酸和高錳酸鉀氧化多壁碳納米管，使氧化后的多壁碳納米管含有大量的羧基、羥基等含氧官能團。但是，含氧官能團的增加，反而導致碳管的導電性更差，無法用作電池材料。

CN105355877A公開了一種石墨烯-金屬氧化物復合負極材料及其制備方法，以層層自組裝改性的金屬氧化物作為活性物質，制得含有氧缺陷的所述復合負極材料。但是，該方法需要額外制備金屬氧化物納米材料，且僅對材料的循環性能進行改善，未涉及倍率性能。

因此，亟待找到一種充放電過程中體積變化小，導電性好，循環、倍率性能好，制備流程簡單，環境友好，適宜于工業化生產的氧化亞錳/碳納米管/石墨烯負極復合材料及其制備方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術存在的上述缺陷，提供一種充放電過程中體積變化小，導電性好，循環、倍率性能好，制備流程簡單，環境友好，適宜于工業化生產的氧化亞錳/碳納米管/石墨烯負極復合材料及其制備方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案如下：氧化亞錳/碳納米管/石墨烯負極復合材料，由以下方法制成：

（1）將碳納米管分散在高錳酸鹽水溶液中，進行回流反應，自然冷卻后，過濾，洗滌，干燥，得錳/碳納米管前驅體；

（2）將步驟（1）所得錳/碳納米管前驅體與聚陽離子電解質水溶液混合，攪拌，過濾，干燥，得改性錳/碳納米管前驅體；