[发明专利]一种层状结构纳米锰酸锂镶嵌石墨烯包覆的锂离子电池正极材料、电极及制备方法

权利要求书

1.一种纳米层状结构锰酸锂镶嵌石墨烯包覆的锂离子电池正极材料，其特征在于：该正极材料的结构为：纳米层状结构锰酸锂镶嵌在石墨烯的片层上，即纳米层状结构锰酸锂镶嵌石墨烯材料；该材料包覆于锂离子电池正极材料上，纳米层状结构锰酸锂的大小为0.1nm～10nm，纳米层状结构锰酸锂的负载量介于20％wt～90％wt；所述锂离子电池正极材料为具有层状结构、尖晶石结构或橄榄石结构的正极材料；所述纳米层状结构锰酸锂镶嵌石墨烯材料与锂电正极材料的质量比为(0.5～10)：100，且纳米层状结构锰酸锂镶嵌石墨烯包覆于锂离子电池正极材料上的厚度小于15nm。

2.一种纳米层状结构锰酸锂镶嵌石墨烯包覆的锂离子电池电极，其特征在于：该锂离子电池正极由具有层状结构锰酸锂镶嵌石墨烯包覆的锂离子电池正极材料与导电剂、粘结剂和集流体组成。

3.如权利要求2所述的一种纳米层状结构锰酸锂镶嵌石墨烯包覆的锂离子电池电极的制备方法，其特征在于：该制备方法按以下步骤进行：

一、制备纳米MnO₂镶嵌的石墨烯材料：将还原氧化石墨配制成1mg/mL～2mg/mL的还原氧化石墨水溶液，然后加入高锰酸钾，再将以上混合溶液于微波炉中以700w～1000w的功率微波3min～5min，去离子水离心洗涤6～8次，冷冻干燥后得到纳米MnO₂镶嵌的还原氧化石墨；将得到纳米MnO₂镶嵌的还原氧化石墨在氩气气氛下180℃～300℃焙烧3h～5h得到纳米MnO₂镶嵌的石墨烯材料；所述高锰酸钾与还原氧化石墨的质量比为1:(0.5～2)；

二、制备纳米层状结构锰酸锂镶嵌石墨烯包覆的锂离子电池电极：按体积比1：(1～2)将乙醇和N-甲基吡咯烷酮进行混合，得混合液；将混合液作为溶剂，加入步骤一制备的纳米MnO₂镶嵌的石墨烯材料，制得分散液；超声分散10h～12h后，加入锂离子电池正极材料，110℃～120℃油浴搅拌至溶剂全部挥发得到纳米MnO₂镶嵌石墨烯包覆的锂离子电池正极材料；所述分散液的浓度为1mg/mL～2mg/mL，所述纳米MnO₂镶嵌石墨烯材料与锂离子电池正极材料的质量比为(0.5～10)：100；将纳米MnO₂镶嵌石墨烯包覆的锂离子电池正极材料与导电剂和粘结剂混合后涂布在集流体上制备成正极极片，并以金属锂为负极组装成电池；将电池首先放电至2.7V～2.8V，得到电极，该电极中含有纳米层状结构锰酸锂镶嵌石墨烯包覆的锂离子电池正极材料、导电剂、粘结剂和集流体。

4.根据权利要求3所述的一种纳米层状结构锰酸锂镶嵌石墨烯包覆的锂离子电池电极的制备方法，其特征在于：步骤一所述高锰酸钾与还原氧化石墨的质量比为1:1。

5.根据权利要求3所述的一种纳米层状结构锰酸锂镶嵌石墨烯包覆的锂离子电池电极的制备方法，其特征在于：步骤二所述纳米MnO₂镶嵌石墨烯材料与锂离子电池正极材料的质量比为1：20。

6.根据权利要求3所述的一种纳米层状结构锰酸锂镶嵌石墨烯包覆的锂离子电池电极的制备方法，其特征在于：步骤二所述分散液的浓度为1.5mg/mL。

7.如权利要求1所述的一种纳米层状结构锰酸锂镶嵌石墨烯包覆的锂离子电池正极材料的应用，其特征在于：该电极用于制备电池，具体为：以金属锂为负极，以具有层状结构锰酸锂镶嵌石墨烯包覆的锂离子电池正极材料为正极活性物质，组装成电池。