[发明专利]一种锂离子电池负极材料Bi2Mn4O10的制备及其应用

说明书

本发明属于能源材料领域，提出一种锂离子电池负极材料Bi₂Mn₄O₁₀的制备方法及所得产物。所述制备方法包括步骤：(1)按n(Mn)/n(Bi)＝2的摩尔配比称取铋源和锰源，(2)进行湿法球磨，(3)将得到的前驱体浆料进行干燥获得前驱体粉末；(4)前驱体粉末置于焙烧设备中，在空气气氛下，在600～800℃温度下焙烧3～10h。传统的石墨材料质量比容量小，体积比容量小。本发明所提供的Bi₂Mn₄O₁₀负极材料可有效的解决上述问题。本发明提出的制备方法工艺简单，成本低廉，安全可靠，环境友好，所得的Bi₂Mn₄O₁₀负极材料振实密度大，纯度高，具有高充放电质量比容量和体积比容量，及良好的循环稳定性。

技术领域

本发明属于能源材料领域，具体涉及一种锂离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术

随着时代的发展，全世界越来越多的人关注电动汽车(EVs),混合型电动汽车(HEVs)以及插入式混合型电动汽车(PEVs)，它们都配备有高容量和高能量的锂离子电池(LIBs)。作为目前普遍使用的化学储能电池，锂离子电池一直以来都在不断取得进展与突破，在正极材料屡屡取得新成果的同时，负极却一直沿用着最初的碳材料。而锂离子电池正极材料的发展已经催生出了容量超过200mAh/g的材料，因此需要寻求高容量的负极材料才能与正极材料较好的匹配。锂离子负极是锂离子电池的主要组成部分，目前商业化的主要是石墨负极，但其理论比容量低(372mAh/g)。尽管它具有廉价、来源丰富、安全等优点,，但是随着电池正极容量的不断提高，石墨已经不能满足负极的需要。金属氧化物作为一种的负极材料越来越收到人们的关注，英国《材料化学》杂志(Journal of Materials ScienceChemistry A 33:87-93 2014) 报道了使用熔体快淬的方法获得了Mn3O4纳米八面体，在0.1C的放电电流下，放电容量可达387mAh/g，库伦效率近100％。英国《化学通讯》杂志(Chemical Communications 51:2798-2801 2015)报道了使用热处理方法获得了BiOI纳米片，其体积比容量高达5678mAh/cm³。张佳峰等人(201510605966.2)公开了一种纳米偏钒酸锰负极材料的制备方法，该制备方法所得的负极材料在0.1C的放电电流下，首次放电容量可达809.2mAh/g，库伦效率为90.56％。目前锰氧化物用于锂离子电池负极材料存在的主要问题为导电性相对较差、充放电过程中体积效应较大，铋系列氧化物负极材料拥有极大的体积的体积比容量，但也存在循环性能较差，首圈容量较低的问题。但是，如果将铋锰氧化物进行复合，则可得到锂离子电池负极材料Bi₂Mn₄O₁₀，该种材料在保持锰氧化物和铋氧化物优点的同时，也能弥补现有铋氧化物以及锰氧化物应用于锂离子电池中的缺陷。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明提出一种锂离子电池负极材料 Bi₂Mn₄O₁₀的制备方法。

本发明的另一目的是提出所述制备方法得到的负极材料。

本发明的第三个目的是提出所述负极材料的应用。

实现本发明上述目的的技术方案为：

一种锂离子电池负极材料Bi₂Mn₄O₁₀的制备方法，包括步骤：

(1)按n(Mn)/n(Bi)＝2的摩尔配比称取铋源和锰源，所述铋源为铋盐或氧化物；锰源为锰盐或锰氧化物；

(2)将步骤(1)所称取的铋源和锰源置于球磨罐内，加入有机溶剂，将球磨罐密封后进行湿法球磨，