[发明专利]一种环片状六边形四氧化三锰锂电池负极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种环片状六边形四氧化三锰锂电池负极材料及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：将锰盐溶解在水中，配制锰盐溶液；在锰盐溶液中加入乙酰丙酮，然后再加入十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶液，形成浅黄色溶液；在上述溶液中加入水合肼，直至得到浅黄色絮状沉淀，沉淀经离心分离、去离子水洗涤三次、无水乙醇洗涤三次，烘干得到浅黄色锰前驱体；将所得锰前驱体用控温马弗炉进行高温煅烧，自然冷却后得到环片状六边形四氧化三锰。本发明的四氧化三锰负极材料在具有较好的充放电容量及良好的循环性能。

技术领域

本发明属于无机功能材料技术领域，具体地说，涉及一种环片状六边形四氧化三锰锂电池负极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池由于其工作电压高、能量密度高、循环稳定性好以及无污染等优点，已广泛应用在手机、笔记本电脑等小型便携式电器中，而且已经成功应用于大型储能和动力设备。目前商业化的锂电池基本采用石墨碳材料作为负极材料，石墨的理论容量仅为372mAhg^-1，由于石墨材料自身的结构和性质的制约，其循环性能、倍率性能和功率低已经限制其进一步应用。因此，开发比容量较高、循环性能较好及成本较低的非碳负极材料，已经引起业界的关注。

纳米四氧化三锰(Mn₃O₄)具有很好的稳定性、界面效应、表面效应、量子效应等优点，而被广泛应用于在电池、电容、催化、数据存储和传感器等领域。

传统的制备工艺中构筑中空结构基本使用水热法，水热法工艺复杂，能耗高，不易大批生产，阻碍其工业化应用。如专利一种锰钴氧化物材料及其制备方法(公开号：CN104129818A，申请日：2014-07-09)是用水热法得到碳球，然后以碳球为模板在水热条件下吸附金属离子，最后高温烧结得到空心结构。

近年来，虽然制备出了各种不同结构的Mn₃O₄纳米结构并对其性能进行了研究。但是其最重要的制备方法方面则仍存在着复杂性、不可重复性和昂贵等缺陷，限制了其在大规模的工业生产中的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种环片状六边形四氧化三锰锂电池负极材料及其制备方法，本发明在室温条件，利用空气中氧气氧化作用，得到锰前驱体，然后高温烧结得到环形片状结构的四氧化三锰纳米材料。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种环片状六边形四氧化三锰锂电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将锰盐溶解在水中，配制成锰盐溶液；

步骤2、在搅拌条件下，将锰盐溶液稀释，然后加入乙酰丙酮，再加入CTAB溶液，形成浅黄色配合物溶液；

步骤3、在步骤2中制备得到的浅黄色配合物溶液中，在搅拌条件下加入水合肼，直至得到浅黄色絮状物，在空气中放置氧化；沉淀经离心分离、去离子水洗涤三次，无水乙醇洗涤三次烘干得到浅黄色锰前驱体；

步骤4、将步骤3制备得到的浅黄色锰前驱体置于坩埚中，用控温马弗炉进行高温煅烧，自然冷却后得到环片状六边形四氧化三锰锂电池负极材料。

可选地，所述的步骤1中的锰盐溶液的浓度为0.3-0.6mol/L。

可选地，所述的步骤1中的锰盐溶液为硝酸锰水溶液、氯化锰水溶液或醋酸锰水溶液中的一种。

可选地，所述的步骤2和步骤3中的搅拌条件中的温度为20-25℃，转速为180-220r/min。

可选地，所述的步骤2中的锰盐溶液的稀释倍数为10倍，锰盐溶液和乙酰丙酮摩尔比为1:8-1:10；CTAB溶液的浓度为CTAB溶液的浓度为0.035g/ml，CTAB溶液与锰盐溶液的体积比为1:2-1:4。

可选地，所述的步骤3中的锰盐溶液和水合肼的摩尔比为1:20-1:25。