[發明專利]一種鋰離子電池管狀草酸錳負極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201910381870.0
• 申請日: 2019-06-24
• 公開（公告）號: CN110143863B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 文衍宣;楊洋;何亮;蘇靜;龍云飛;呂小艷;劉姿瑩;黃楊杰;王濘櫻;黃運
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: C07C51/41
• 分類號: C07C51/41;C07C55/07;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 馬超前

本發明提供一種鋰離子電池管狀草酸錳負極材料及其制備方法，采用微通道反應器強化生成MnC₂O₄·2H₂O的沉淀反應過程，并利用顆粒?流體作用力形成管狀結構，MnC₂O₄·2H₂O脫水后形成納米MnC₂O₄顆粒，不僅保留管狀結構，而且在納米MnC₂O₄顆粒之間留有大量的相互連通孔道，使一次納米級MnC₂O₄顆粒可以在納米尺度上實現Li⁺的高效傳輸。本發明使用該方法制備的復合材料，具有較高的比容量和電化學循環性能。

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池負極材料的合成方法，尤其是一種管狀草酸錳負極材料的制備方法。

背景技術

便攜式電子產品、電動汽車和儲能領域的發展對電池能量和功率的要求越來越高。然而，比容量低(理論容量372mA·g^-1,相當于LiC₆)和Li⁺嵌入動力學差等限制了石墨負極材料在新一代高能量、高功率鋰離子電池中的實際應用。為此，對Tio₂、Li₄Ti₅O₁₂、Si、Sn合金、過渡金屬氧化物、氟化物或硫化物等替代石墨的負極材料作了廣泛的研究。但這些材料在性能、成本和安全方面還不能滿足高能量、高功率離子電池的所有要求。因此，開發性能優良、廉價安全的新型負極材料一直是一個亟待解決的重要課題。

過渡金屬草酸鹽是一類基于轉換反應儲鋰和電容儲鋰的負極材料，具有可逆容量高、成本低和環境友好等優點，引起了越來越多的興趣。如草酸鐵和草酸鈷的可逆容量高達700和900mAh·g^-1，是石墨負極的2-3倍。與石墨相比，過渡金屬草酸鹽的主要缺點是導電性差，以致倍率性能差。這其實是實際應用必須要解決的問題。

解決此問題的途徑之一是合成納米尺度過渡金屬草酸鹽，縮短離子和電子的傳輸路徑，提高活性材料的利用率和倍率性能。同時，納米級過渡金屬草酸鹽嵌入鋰后生成過渡金屬顆粒的粒徑更小，催化活性更高，能更有效減小轉換反應過程中的不可逆容量損失。為了提高草酸鹽負極材料的性能，人們研究了納米草酸鹽負極材料合成方法，如公開文獻報道了一些相關的文獻，經檢索部分摘錄如下：

(1)申請(專利)號CN201210089166，名稱一種鋰離子電池負極材料棒狀含水草酸銅及其制備方法，申請(專利權)人，山東大學，地址，山東省濟南市歷城區山大南路27號，主要公開了一種新型用于鋰離子電池負極的棒狀含水草酸銅及其制備方法，所述棒狀含水草酸銅是將原料氯化銅和草酸按一定的比例溶于乙二醇和水的混合溶劑中，進行低溫反應儲鋰，然后離心，收集沉淀獲得。合成的棒狀含水草酸銅作為鋰離子電池負極材料展現了良好的電化學性能，對發展新型鋰離子電池材料具有指導作用，且具有操作簡便，易于大規模生產和推廣的效果。

(2)申請(專利)號CN201210123057，名稱一種鋰離子電池負極材料棒狀含水二元草酸鹽及其應用，申請(專利權)人，山東大學，地址，山東省濟南市歷城區山大南路27號，公開了一種用于鋰離子電池負極材料棒狀含水二元草酸鹽及其制備與應用，所述棒狀含水二元草酸鹽是將摩爾比為2:1的兩種過渡金屬鹽溶于乙醇和水的混合溶劑，然后按比例加入草酸，進行低溫反應，之后離心，收集沉淀，真空干燥獲得。合成的棒狀含水二元草酸鹽作為鋰離子電池負極材料展現了較高的放電容量和良好的循環性能，對發展新型高能量密度、長循環鋰離子電池負極材料具有指導作用，同時公開的制備方法操作簡便且生產過程無毒無害，易于大規模生產和推廣。