[发明专利]一种锂离子电池锰氧化物复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种锂离子电池锰氧化物复合材料，其特征在于，所述锂离子电池锰氧化物复合材料包括锰氧化物颗粒均匀分布在纤维状碳上形成的纤维状碳/锰氧化物复合材料，及包覆在所述纤维状碳/锰氧化物复合材料表面的碳层；

所述锂离子电池锰氧化物复合材料制备方法如下：

S1、用强碱在高温、惰性气氛中处理纤维状碳，洗涤、过滤、烘干后，得到预处理纤维状碳；

S2、将步骤S1制得的预处理纤维状碳和KMnO₄、水混合搅拌均匀后，进行微波处理，冷却后洗涤、过滤、烘干得到纤维状碳/锰氧化物复合材料；

S3、将步骤S2制得的纤维状碳/锰氧化物复合材料和碳源、水混合搅拌均匀后，进行微波处理，冷却后洗涤、过滤、烘干，即得；

其中，所述步骤S2中，微波处理的转速为1-100r/s，反应功率为100-1000W反应时间为0.1-5h。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池锰氧化物复合材料，其特征在于，所述纤维状碳为多壁碳纳米管、单壁碳纳米管、气相沉积碳纤维中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池锰氧化物复合材料，其特征在于，所述预处理纤维状碳和KMnO₄的质量比为2：1-1：20；所述纤维状碳/锰氧化物复合材料和碳源的质量比为5：1-1：5。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池锰氧化物复合材料，其特征在于，所述碳源为水溶性糖类物质。

5.根据权利要求4所述的锂离子电池锰氧化物复合材料，其特征在于，所述碳源为葡萄糖、果糖、蔗糖其中一种或多种。

6.根据权利要求1所述的锂离子电池锰氧化物复合材料，其特征在于，所述步骤S1中，高温处理的温度为700-900℃，处理时间为8-24h；所述步骤S3中，微波处理的转速为1-100r/s，反应功率为100-1000W，反应时间为0.1-5h。

7.一种锂离子电池，包括正极、隔膜、负极和电解液，其特征在于，所述负极包括负极活性物质，所述负极活性物质为权利要求1-6任一项所述的锂离子电池锰氧化物复合材料。

8.根据权利要求7所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极包括金属集流体和涂布在所述金属集流体上的负极活性物质和导电剂、粘结剂，所述金属集流体为金属Cu或Cu合金；所述导电剂为乙炔黑、超导炭黑、碳纳米管、气相沉积碳纳米纤维、石墨烯中的一种或多种；所述粘结剂为聚偏氟乙烯。

9.根据权利要求7或8所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极的制备方法如下：将锂离子电池锰氧化物复合材料、导电剂、粘结剂和N-甲基二吡咯烷酮混合均匀得到浆料，涂布在金属集流体上，真空干燥，除去N-甲基二吡咯烷酮，即得；所述浆料涂布在金属集流体上的厚度为5-100μm。

10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述浆料涂布在金属集流体上的厚度为8μm。

11.根据权利要求7或8所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极包括正极活性物质，所述正极活性物质为锂嵌入材料；

所述电解液包括电解质盐、有机溶剂和添加剂，所述电解质盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂，三氟甲磺酸锂、双(三氟甲基)磺酰亚胺锂中的一种或多种；所述有机溶剂选自苯、甲苯、乙醇、异丙醇、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、乙酸二甲酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、碳酸乙酯、碳酸丙酯，γ-丁内酯、二甘醇二甲醚、四甘醇二甲醚、醚化合物，冠醚化合物、二甲氧基乙烷化合物、1,3-二氧戊环中的一种或多种；所述添加剂选自SO₂、NO_x、CO₂、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、乙酸乙烯酯、碳酸锂、硝酸锂中的一种或多种；

所述隔膜为聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜或者聚乙烯-聚丙烯复合隔膜。