[發(fā)明專(zhuān)利]一種鋰離子電池錳氧化物復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910942107.0
• 申請(qǐng)日: 2019-09-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110783539B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李坤;鄭剛;張小健
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 合肥國(guó)軒高科動(dòng)力能源有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/36
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/36;H01M4/505;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 合肥市長(zhǎng)遠(yuǎn)專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 34119
• 代理人: 劉勇

1.一種鋰離子電池錳氧化物復(fù)合材料，其特征在于，所述鋰離子電池錳氧化物復(fù)合材料包括錳氧化物顆粒均勻分布在纖維狀碳上形成的纖維狀碳/錳氧化物復(fù)合材料，及包覆在所述纖維狀碳/錳氧化物復(fù)合材料表面的碳層；

所述鋰離子電池錳氧化物復(fù)合材料制備方法如下：

S1、用強(qiáng)堿在高溫、惰性氣氛中處理纖維狀碳，洗滌、過(guò)濾、烘干后，得到預(yù)處理纖維狀碳；

S2、將步驟S1制得的預(yù)處理纖維狀碳和KMnO₄、水混合攪拌均勻后，進(jìn)行微波處理，冷卻后洗滌、過(guò)濾、烘干得到纖維狀碳/錳氧化物復(fù)合材料；

S3、將步驟S2制得的纖維狀碳/錳氧化物復(fù)合材料和碳源、水混合攪拌均勻后，進(jìn)行微波處理，冷卻后洗滌、過(guò)濾、烘干，即得；

其中，所述步驟S2中，微波處理的轉(zhuǎn)速為1-100r/s，反應(yīng)功率為100-1000W反應(yīng)時(shí)間為0.1-5h。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池錳氧化物復(fù)合材料，其特征在于，所述纖維狀碳為多壁碳納米管、單壁碳納米管、氣相沉積碳纖維中的一種或多種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池錳氧化物復(fù)合材料，其特征在于，所述預(yù)處理纖維狀碳和KMnO₄的質(zhì)量比為2：1-1：20；所述纖維狀碳/錳氧化物復(fù)合材料和碳源的質(zhì)量比為5：1-1：5。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池錳氧化物復(fù)合材料，其特征在于，所述碳源為水溶性糖類(lèi)物質(zhì)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰離子電池錳氧化物復(fù)合材料，其特征在于，所述碳源為葡萄糖、果糖、蔗糖其中一種或多種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池錳氧化物復(fù)合材料，其特征在于，所述步驟S1中，高溫處理的溫度為700-900℃，處理時(shí)間為8-24h；所述步驟S3中，微波處理的轉(zhuǎn)速為1-100r/s，反應(yīng)功率為100-1000W，反應(yīng)時(shí)間為0.1-5h。

7.一種鋰離子電池，包括正極、隔膜、負(fù)極和電解液，其特征在于，所述負(fù)極包括負(fù)極活性物質(zhì)，所述負(fù)極活性物質(zhì)為權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的鋰離子電池錳氧化物復(fù)合材料。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子電池，其特征在于，所述負(fù)極包括金屬集流體和涂布在所述金屬集流體上的負(fù)極活性物質(zhì)和導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑，所述金屬集流體為金屬Cu或Cu合金；所述導(dǎo)電劑為乙炔黑、超導(dǎo)炭黑、碳納米管、氣相沉積碳納米纖維、石墨烯中的一種或多種；所述粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯。

9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的鋰離子電池，其特征在于，所述負(fù)極的制備方法如下：將鋰離子電池錳氧化物復(fù)合材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和N-甲基二吡咯烷酮混合均勻得到漿料，涂布在金屬集流體上，真空干燥，除去N-甲基二吡咯烷酮，即得；所述漿料涂布在金屬集流體上的厚度為5-100μm。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鋰離子電池，其特征在于，所述漿料涂布在金屬集流體上的厚度為8μm。

11.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的鋰離子電池，其特征在于，所述正極包括正極活性物質(zhì)，所述正極活性物質(zhì)為鋰嵌入材料；

所述電解液包括電解質(zhì)鹽、有機(jī)溶劑和添加劑，所述電解質(zhì)鹽選自六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟砷酸鋰、高氯酸鋰，三氟甲磺酸鋰、雙(三氟甲基)磺酰亞胺鋰中的一種或多種；所述有機(jī)溶劑選自苯、甲苯、乙醇、異丙醇、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基吡咯烷酮、四氫呋喃、乙酸二甲酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、碳酸乙酯、碳酸丙酯，γ-丁內(nèi)酯、二甘醇二甲醚、四甘醇二甲醚、醚化合物，冠醚化合物、二甲氧基乙烷化合物、1,3-二氧戊環(huán)中的一種或多種；所述添加劑選自SO₂、NO_x、CO₂、碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、乙酸乙烯酯、碳酸鋰、硝酸鋰中的一種或多種；

所述隔膜為聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜或者聚乙烯-聚丙烯復(fù)合隔膜。