[发明专利]一种纳米颗粒状Mn3O4/Super P锂离子电池负极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种纳米颗粒状Mn₃O₄/SuperP锂离子电池 负极材料的制备方法。

背景技术

自21世纪以来，人们对于更多能量和更清洁环境的需求迫使许多国家都在发展 一个更加环境友好的能量储存体系，相对于铅酸电池、镍镉电池，可充电的锂离子电 池具有高的能量密度，长的循环寿命，无记忆效应等优点，有望用于电动汽车和混合 动力汽车等方面。随着其应用范围越来越广，人们对锂离子电池的性能要求也越来越 高，锂离子电池的容量强烈地取决于它的电极材料，尤其是负极材料，传统的负极材 料是碳材料，但是由于其理论比容量只有372mAhg^‐1，而且当电池过充时，还会出 现安全性问题，所以，研究者们就开始探索另外一种可以替代碳材料的负极材料。

四氧化三锰由于其自然资源丰富、低毒、低成本，高的理论比容量(936mAhg^‐1) 等特点，被广泛用于锂离子电池负极材料的研究。但由于其导电性低(10^‐7～10^‐8S/cm) 而限制了它的容量发挥，而SuperP是一种无定型纳米颗粒状的导电炭黑，因此与 SuperP复合是一种有效改善它的电化学性能的方法。

目前制备四氧化三锰/碳复合物的方法主要有水热法和电解法。Zhao‐huiWang等 以四水硝酸锰和多壁碳纳米管为原料采用水热法制备了Mn₃O₄/CNTs复合物，在 100mAg^‐1电流密度下，首次放电比容量为1380mAhg^‐1，循环50圈放电比容量仅剩 592mAhg^‐1。[WangZH,YuanLX,ShaoQG,etal.Mn₃O₄nanocrystalsanchoredon multi‐walledcarbonnanotubesashigh‐performanceanodematerialsforlithium‐ion batteries[J].MaterialsLetters,2012,80:110‐113.]。该方法制备过程复杂，产物的循环稳 定性比较差。MingjunJing等以氯化钠和碳量子点的水溶液为电解液，通过在恒电压 下电解金属锰电极4h，洗涤烘干，250℃处理2h得到Mn₃O₄/C_dots复合物，在100mAg^‐1电流密度下，首次放电比容量为1124.8mAhg^‐1，循环50圈放电比容量为937mAhg^‐1。 [JingM,WangJ,HouH,etal.CarbonquantumdotcoatedMn₃O₄withenhanced performancesforlithium‐ionbatteries[J].JournalofMaterialsChemistryA,2015,3(32): 16824‐16830.]。该方法制备产物的循环稳定性有所提高，但碳量子点的制备过程仍然 比较复杂，不适宜于大规模工业化生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单、成本低廉、可实现大规模生产的纳米颗粒状 Mn₃O₄/SuperP锂离子电池负极材料的制备方法。

为实现上述发明目的，其具体的技术方案如下：

1)按2：3的物质的量比取高锰酸钾和四水氯化锰分别加入水中配制成质量分数 为1.25％-2.5％的高锰酸钾溶液和2.25％-4.5％的四水氯化锰溶液，并混合，在室温下搅 拌，过滤得二氧化锰沉淀；

2)将二氧化锰沉淀洗涤至洗液为中性后干燥得二氧化锰粉体；

3)将二氧化锰粉体与SuperP以3:1-1:2质量比混合均匀得混合物料；

4)将混合物料在惰性气氛中热处理得到纳米颗粒状Mn₃O₄/SuperP锂离子电池负 极材料。

所述步骤1)的搅拌为磁力搅拌。

所述步骤2)中的洗液为去离子水.

所述步骤4)中的惰性气氛为氩气气氛。