[發明專利]一種一氧化錳負極材料的制備方法

有效

• 申請號: 201811464056.7
• 申請日: 2018-12-03
• 公開（公告）號: CN109599554B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 柳紅東;林燁;胡榮;阮海波
• 申請（專利權）人: 重慶文理學院
• 主分類號: H01M4/50
• 分類號: H01M4/50;H01M10/0525;C01G45/02
• 代理公司: 重慶晶智匯知識產權代理事務所(普通合伙) 50229
• 代理人: 李靖

一種一氧化錳負極材料的制備方法是以高錳酸鉀、水、鹽酸溶液、二甲基咪唑、聚乙烯吡咯烷酮、甲醇、硝酸鋅為原料，分別經過α?MnO₂的制備、溶液A的制備、溶液B的制備、溶液C的制備、離心分離、真空干燥、煅燒等步驟。本發明制得的一氧化錳復合電極材料純度高，純度可高達100%，尺寸小且尺寸均勻，同時顆粒分散性好，不會發生團聚現象，結構穩定，在制備煅燒過程中無垮塌現象，產品收率高，微觀上具有類似納米立方體顆粒特定結構形貌，有效提高了一氧化錳負極材料電化學穩定性和循環性能；本發明制得的一氧化錳復合電極材料具有優異的儲鋰性能，氧化錳負極材料在200mA/g電流密度下，首次放電容量達到897mAh/g，循環100次后，容量出現穩步上升，甚至升高到1334 mAh/g。

技術領域

本發明屬于新材料技術領域，具體涉及一種一氧化錳負極材料的制備方法。

背景技術

由于太陽能和風能等綠色能源的開發和電動汽車的應用，電化學儲能正變得越來越重要。相比于其他電化學儲能系統，鋰離子電池能量密度高，循環性能優越，可快速充放電，使用壽命長，且綠色環保，是被認為最有前途的儲能裝置。為應用于混合電動汽車和電動汽車，要求鋰電池有更高的能量密度，更高的使用壽命，更寬的工作溫度使用窗口。鋰離子電池主要由正極、負極和電解液組成，電池性能主要取決于電極材料和電解液，其中負極材料的性能提高是關鍵問題。石墨是最早應用于鋰離子電池的碳負極材料。石墨的理論容量（372mAh/g）低，難以滿足人們對更高容量的需求，因此研究新型負極材料刻不容緩。

一氧化錳由于具有相對較寬的電壓窗口（1.032V），且環境友好、價格低廉等優點，因此成為一種比較有前景的鋰離子電池負極材料。但同時一氧化錳存在導電性較差和充放電過程中體積膨脹劇烈的缺點，導致其首次不可逆容量高、循環穩定性較差，限制了其作為鋰離子電池負極材料的應用。

目前一氧化錳的制備仍然存在制備過程骨架大，整體均勻性差，制得電極材料純度低，尺寸大，尺寸不均勻，顆粒分散性差，結構穩定性差，在煅燒過程中容易出現垮塌現象，收率低，電化學穩定性和循環性等不夠理想。

發明內容

本發明目的在于提供一種性能優異的一氧化錳負極材料的制備方法。

本發明目的通過如下技術方案實現：

一種一氧化錳負極材料的制備方法，其特征在于，它是以高錳酸鉀、水、鹽酸溶液、二甲基咪唑、聚乙烯吡咯烷酮、甲醇、硝酸鋅為原料，分別經過α-MnO₂的制備、溶液A的制備、溶液B的制備、溶液C的制備、離心分離、真空干燥、煅燒等步驟。

進一步具體來說，上述α-MnO₂的制備是取高錳酸鉀與去離子水置于適宜容器中，攪拌轉速為120~300r/min，攪拌時間10~15分鐘，使其溶解，然后加入鹽酸溶液，繼續攪拌5~8分鐘，然后轉移至高壓釜中，設置溫度為155~165℃，反應5~7小時，反應結束后，離心分離，所述離心轉速為9000~11000r/min，離心時間為3~5分鐘；離心結束，收集沉淀，依次用去離子水和無水乙醇各洗滌三次，所述沉淀的質量（g）與去離子水的體積（ml）比為1:60~100，所述沉淀的質量（g）與無水乙醇的體積（ml）比為1:60~100；洗滌后的沉淀物置于55~65℃下干燥5~7小時，即得α-MnO₂；其中所述鹽酸濃度為3mol/L，所述高錳酸鉀的質量（g）與去離子水的體積（ml）比為1:100~160，所述高錳酸鉀的質量（g）與鹽酸溶液的體積（ml）比為1:12~15。