[发明专利]过渡金属氧化物负极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种过渡金属氧化物负极材料，其特征在于，包括主体材料和碳包覆层，所述碳包覆层形成在所述主体材料的至少一部分表面上，所述主体材料为掺杂过渡金属单质的过渡金属氧化物。

2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，以所述主体材料为基准，所述过渡金属单质的掺杂量为2～5mol％；

任选地，所述主体材料中，所述过渡金属单质为选自镍、钴和锰中的至少一种，所述过渡金属氧化物具有的过渡金属元素为选自镍、钴和锰中的至少一种；

优选地，所述主体材料中，所述过渡金属单质与所述过渡金属氧化物具有的过渡金属元素种类不同。

3.根据权利要求1或2所述的负极材料，其特征在于，所述碳包覆层的厚度为5-10nm；

任选地，所述碳包覆层为选自导电炭黑、石墨烯、乙炔黑和碳纳米管中的至少一种形成的。

4.一种制备权利要求1-3中任一项所述的过渡金属氧化物负极材料的方法，其特征在于，包括：

(1)在氩-氢混合气氛下对过渡金属盐进行高温焙烧处理，以便得到主体材料，所述主体材料为掺杂过渡金属单质的过渡金属氧化物；

(2)将所述主体材料与碳源和溶剂进行混合；

(3)将步骤(2)得到的混合液干燥后于惰性气氛下进行焙烧处理，以便得到包覆掺杂改性的过渡金属氧化物负极材料。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述高温焙烧处理的温度为500～800℃，焙烧时间为2～5h；

任选地，步骤(1)中，所述氩-氢混合气氛中氢气的浓度为2～8v％；

任选地，步骤(1)中，所述过渡金属盐为选自可溶性锰源、钴源和镍源中的至少一种；优选地，所述过渡金属盐为选自可溶性锰源、钴源和镍源中的两种，所述过渡金属盐的阴离子为选自乙酸根离子、碳酸根离子和硝酸根离子中至少一种；

任选地，以所述过渡金属盐的总量为基准，用于制备掺杂过渡金属单质的过渡金属盐的含量为2～5mol％。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在氩-氢混合气氛下对过渡金属盐进行高温焙烧处理之前，预先将所述过渡金属盐与水混合后进行超声处理，并对超声处理得到的混合液进行干燥处理。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述碳源与所述主体材料的质量比为(2～5)：100；

任选地，所述碳源为选自导电炭黑、石墨烯、乙炔黑和碳纳米管中的至少一种。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述混合进一步包括超声处理。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述焙烧处理的温度为300～600℃，焙烧时间为2～5h。

10.一种锂电池，其特征在于，具有权利要求1-3中任一项所述的过渡金属氧化物负极材料或采用权利要求4-9中任一项所述的方法制备得到的过渡金属氧化物负极材料。