[发明专利]一种锂离子电池电极材料及制备方法

说明书

本发明提供了一种超快合成的Mn1‑xCoxCO3/GO锂离子电池电极材料及其制备方法其特征在于，按重量份数计算，其制备所用原料包含：锰盐28～36份；钴盐4～12份；沉淀剂90～145份；去离子水25份；石墨烯8份；乙醇8份；通过微波水热的方法将一种单相结混合过渡金属碳化物和石墨烯复合，由此制备的负极材料上具有丰富的孔道结构，这种结构特点可以缩短锂离子的扩散路径，增加活性材料的储锂活性位置。本发明形貌均一、粒径较小，能量密度高，循环性能优异，耗时短，且工艺简单、操作方便，可广泛应用于锂离子电池电极材料技术领域。

技术领域

本发明具体涉及一种超快合成的Mn_1-xCo_xCO₃/GO锂离子电池电极材料及其制备方法，属于锂离子电池电极材料技术领域。

背景技术

锂离子电池是一种二次电池，在生产生活中有着广泛的应用。随着便携式器件的迅速发展，人们对于锂离子电池的容量、循环寿命以及倍率性能方面提出了更高的要求，而目前商业化的锂离子电池主要采用石墨类负极材料，其较低的比容量(372mAh/g)极大地限制了锂离子电池的进一步发展。

过渡金属碳酸盐较低的离子/电子传输速率和脱嵌锂过程中产生的体积膨胀会导致其较差的循环性能和倍率性能，将两种金属元素进行复合，形成具有单相结构的混合过渡金属碳酸盐(A_xB_1-xCO₃,A,B＝Co,Ni,Zn,Mn,Fe)可以提高材料的储锂性能，但是其较低的循环寿命仍无法满足人们的需求，将混合过渡金属碳酸盐设计成多孔的微球或微粒结构，并将其与石墨烯进行复合是解决上述问题的策略之一。

此外，传统过渡金属碳酸盐的合成方法主要采用水热法，制备时间较长，通常需要12h以上，时间和能量利用率较低。本文采用微波水热的方法来完成只需要半小时，相比传统的方法更加快捷高效，因此发展一种成本低、制备快捷、性能高的锂离子电池负极材料具有重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：传统的过渡金属碳酸盐在合成方法以及时间和能量利用率较低等技术问题，以及锂离子电池现有循环寿命以及倍率性能方面的不足等问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种锂离子电池电极材料，其特征在于，原料包括按重量份数计的以下组分：

优选地，所述的锰盐为硫酸锰四水合物、乙酸锰四水合物、氯化锰四水合物和硝酸锰四水合物中的任意一种或两种以上。

优选地，所述的钴盐为硫酸钴七水合物、乙酸钴四水合物、氯化钴六水合物和硝酸钴六水合物中的任意一种或两种以上。

优选地，所述的沉淀剂为碳酸二甲酯、草酸二甲酯和尿素中的任意一种或两种以上。

本发明还提供了上述锂离子电池电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：将锰盐和钴盐加入到去离子水中，通过不断搅拌得到澄清的溶液，随后，将该溶液与氧化石墨烯悬浮液超声混合，混合均匀后，加入沉淀剂；

步骤2)：将步骤1)所得溶液转移到反应容器后密封，放入微波水热机中，200℃下保温30min，自然冷却后，用去离子水漂洗2次，乙醇漂洗1次，最后真空干燥，得到Mn_1-xCo_xCO₃/GO锂离子电池电极材料。

优选地，所述步骤1)中氧化石墨烯悬浮液的浓度为1mg/mL。

优选地，所述步骤2)中微波水热机填充的体积分数为50％。

优选地，所述步骤2)中真空干燥的工艺参数为：80℃，12h。