[发明专利]一种石墨烯/CuMn2O4复合电极材料和制备方法及其应用

说明书

本发明属于无机材料的制备领域，具体涉及一种石墨烯/CuMn₂O₄复合电极材料和制备方法及其应用。该方法为先将聚乙烯吡咯烷酮溶于乙二醇，将醋酸铜和醋酸锰溶解于溶液中；冷凝回流，冷却分离出固体，得CuMn₂O₄前驱体；将得到的CuMn₂O₄前驱体煅烧，得到CuMn₂O₄；将氧化石墨烯和CuMn₂O₄加入装有乙二醇的圆底烧瓶中冷凝回流；在溶液中加入水合肼，继续冷凝回流，冷却至室温，离心分离出固体，得石墨烯/CuMn₂O₄复合电极材料。本发明制备方法简单、易于操作、重复性好，该方法制备得到的石墨烯/CuMn₂O₄复合电极材料在锂离子电池表现出较高的比容量和倍率性能。

技术领域

本发明属于无机材料的制备及应用领域，具体涉及一种石墨烯/CuMn₂O₄复合电极材料和制备方法及其应用。

背景技术

随着经济的快速发展，传统的不可再生资源日益枯竭，因此寻找一种可再生的清洁能源对人类的可持续发展变得尤为重要。近年来锂离子电池产业日渐成熟，被广泛应用于手机、电脑、汽车等各种产品中。随着锂离子电池性能不断提高改进，锂离子电池负极材料的研究也被提出更高要求。

CuMn₂O₄作为锂离子电池电极材料因具有相对高的充放电比容量、低廉的价格和充足的原材料等特点，受到广大科研者的青睐。不过在锂离子电池的应用中，要想实现高的比容量、良好的倍率性能和长的循环寿命，CuMn₂O₄的导电性和稳定性有待于进一步提高。将CuMn₂O₄与导电良好的碳材料进行复合是一种非常有效的手段，不仅可以有效提高CuMn₂O₄的导电性，同时可以增加其结构的稳定性。因此，开发一种新型的导电良好的碳材料-CuMn₂O₄复合电极材料的制备技术具有重要的科学意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯/CuMn₂O₄复合电极材料的制备方法。本发明制备方法简单、易于操作、重复性好。

上述方法制备得到的石墨烯/CuMn₂O₄复合电极材料纯度高，在锂离子电池电极材料领域表现出较高的比容量和倍率性能，有很好的应用前景。

本发明采用以下技术方案：

一种石墨烯/CuMn₂O₄复合电极材料，所述的复合电极材料由石墨烯和CuMn₂O₄纳米颗粒组成，其中所述CuMn₂O₄纳米颗粒均匀分散在所述石墨烯表面，所述CuMn₂O₄纳米颗粒尺寸为5～100nm。

一种上述复合电极材料的制备方法，采用以下步骤：

（1）将聚乙烯吡咯烷酮溶于乙二醇中，再将醋酸铜和醋酸锰溶解于上述溶液中，搅拌，得混合均匀溶液；

（2）将步骤（1）所述的混合均匀溶液置于圆底烧瓶中，油浴条件下冷凝回流后，自然冷却至室温，经离心分离出固体，洗涤，得到CuMn₂O₄前驱体；

（3）将步骤（2）得到的CuMn₂O₄前驱体在空气氛围中进行煅烧，冷却至室温即得CuMn₂O₄。