[发明专利]一种锂离子电池用掺杂有碳酸镍的碳酸锰基负极材料及制备方法

说明书

本发明涉及一种锂离子二次电池用负极材料及其制备方法，所述材料中包括掺杂有碳酸镍的碳酸锰，所述碳酸镍的掺杂量，即其与碳酸锰的摩尔比为1:100～30:100。所述制备方法是先将醋酸锰、醋酸镍、尿素以一定摩尔比混合，加入去离子水和醇类溶剂，经过水热反应制得所述掺杂有碳酸镍的碳酸锰。本发明获得的负极材料组分均一，过程无污染；首次放电容量大于1500mAh/g，100周循环后仍有至少500mAh/g容量，在保持稳定性的同时增强了容量保持率；所述制备方法简易更实现了商业化规模生产条件。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及锂离子电池用碳酸锰基负极材料的改性。

背景技术

随着环境污染问题日益严重，能源消耗日益扩大。作为绿色、可循环使用，高效清洁的二次电池代表的锂离子电池日益得到人们的关注。锂离子电池以嵌锂材料为负极，过渡金属氧化物为正极，利用含有锂盐的有机电解液，使锂离子在两个正负电极之间进行嵌入-脱出往复循环，达到储存和释放电化学能量的目的。

商业化锂离子电池的负极材料主要以碳基材料为核心。但其较低的理论容量(372mAh/g)，无法满足对日益高涨的正极材料容量的满足。而其他的锡基材料、硅基材料和过渡金属氧化物等，在充放电过程中体积膨胀，导致材料的严重粉化，破坏了电子传输的网络，从而限制了它们的实际应用。

为适应正极材料的高容量、高倍率需求，越来越多的新型负极材料被人们所发现。碳酸锰以其较低的价格，环境友好，易于制备等优点已被应用于锂离子电池负极材料的研究并表现出了良好的性能；同时，丰富的储量、绿色无污染更为其增加了研究的热度。但是，其也存在导电性较差、锂离子传输阻力大和容量保持率低等问题，要达到实际使用，这些问题都亟待解决。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种用于锂离子二次电池的稳定性好，导电性高，容量保持率较好的负极材料及其制备方法。

本发明通过如下技术方案予以实现：

一种锂离子二次电池用负极材料，所述材料中包括掺杂有碳酸镍的碳酸锰，所述碳酸镍的掺杂量，即其与碳酸锰的摩尔比为1:100～30:100。优选地，所述碳酸镍与碳酸锰的摩尔比为5:100～25:100；更优选地，为5:100、10:100、15:100、20:100或25:100。

根据本发明，所述材料中的掺杂有碳酸镍的碳酸锰的重量百分含量为50-80％，优选60-80％，更优选65-75％。

根据本发明，所述材料中的反应用溶剂去离子水和醇类溶剂体积比为20:100～500:100。优选地，所述去离子水与醇类溶剂体积比为50:100～200:100；更优选地，为50:100、100:100。

根据本发明，所述材料中还含有导电剂。优选地，所述导电剂选择乙炔黑、石墨烯、石墨或导电炭黑中的一种或多种。

根据本发明，所述导电剂的重量百分含量为10-40％，优选10-30％，更优选15-25％。

根据本发明，所述材料中还含有粘结剂。优选地，所述粘结剂选自聚偏氟乙烯(PVDF)、羧甲基纤维素钠(CMC)或聚丙烯腈(PAN)中的一种或多种。

根据本发明，所述粘结剂的重量百分含量为10-25％，优选10-20％，更优选10-15％。

根据本发明，所述材料中各组分重量百分含量之和为100％。

本发明还提供如下技术方案：

上述锂离子二次电池用负极材料的制备方法，其包括以下步骤：