[发明专利]一种负载MnO的石墨化中间相碳微球及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种负载MnO的石墨化中间相碳微球及其制备方法和应用，其制备方法包括以下步骤：S1、将锰盐溶于乙醇水溶液中，得到锰盐溶液；S2、将表面氧化的石墨化中间相碳微球与锰盐溶液混合搅拌均匀，得到悬浮液；S3、将碳酸氢盐水溶液加入所述悬浮液中搅拌均匀，然后陈化，离心，将得到的沉淀清洗，烘干，得到前驱体；S4、将所述前驱体在惰性气氛下煅烧，冷却后即得。本发明制得的材料能够保持球形形貌，且具有紧密堆积性能，不仅具有良好的倍率性能，而且比容量得到大幅度提升，用作锂离子电池负极材料，可以提高锂离子电池的能量密度和循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子负极材料技术领域，尤其涉及一种负载MnO的石墨化中间相碳微球及其制备方法和应用。

背景技术

石墨化中间相碳微球是性能优异的锂离子负极材料，具有紧密堆积密度，高导电性，因此作为锂离子电池负极材料，锂离子电池具有高的能量密度和倍率以及循环性能。但随着人们对于锂离子电池的能量密度性能要求越来越高，传统的石墨负极材料受限于其较低的理论比容量(372mAh)已经越来越不能满足需求，因此，开发新的负极材料是人们关注的重点。过渡金属氧化物作为负极材料具有高的理论比容量，但存在一个较大的缺陷，在充放电过程会产生体积膨胀，粉化，导致循环性能较差。将石墨负极材料与过渡金属氧化物复合作为负极材料可以有效解决这个问题。然而，石墨表面光滑，较难负载金属氧化物。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种负载MnO的石墨化中间相碳微球及其制备方法和应用。

本发明提出的一种负载MnO的石墨化中间相碳微球的制备方法，包括以下步骤：

S1、将锰盐溶于乙醇水溶液中，得到锰盐溶液；

S2、将表面氧化的石墨化中间相碳微球与锰盐溶液混合搅拌均匀，得到悬浮液；

S3、将碳酸氢盐水溶液加入所述悬浮液中搅拌均匀，然后陈化，离心，将得到的沉淀清洗，烘干，得到前驱体；

S4、将所述前驱体在惰性气氛下煅烧，冷却后即得。

优选地，所述表面氧化的石墨化中间相碳微球与锰盐的质量比为1:(0.003～0.05)。

优选地，所述碳酸氢盐与锰盐的质量比为(10～20)：1。

优选地，所述锰盐溶液中，锰盐的浓度为0.02～0.1g/L；优选地，所述锰盐为硫酸锰。

优选地，所述碳酸氢盐水溶液的浓度为0.2～1g/L；优选地，所述碳酸氢盐为碳酸氢铵、碳酸氢钠、碳酸氢钾中的至少一种。

优选地，所述乙醇水溶液是由去离子水和无水乙醇按体积比1：(0.5～2)混合得到。

优选地，所述步骤S4中，煅烧的具体方法为：先以1～10℃/min的升温速率从室温升温至400～650℃，保温60～180min。

优选地，所述步骤S3中，搅拌时间为2～5h，陈化时间为4～8h。

优选地，所述步骤S4中，惰性气氛为氩气、氮气、氦气中的至少一种。

其中，表面氧化的石墨化中间相碳微球可以采用常规的石墨化中间相碳微球表面氧化方法制备得到。

优选地，所述表面氧化的石墨化中间相碳微球制备方法如下：

在冰浴下，向200mL质量分数为98％的浓硫酸中加入10g石墨化中间相碳微球，然后依次加入2.5g硝酸钠和10g高锰酸钾，搅拌反应1～3h；将反应温度升至30～45℃，继续搅拌反应1～3h；然后在搅拌下加入400mL 85～90℃的去离子水，将反应温度升至85～90℃，然后加入150mL质量浓度为5～10％的过氧化氢溶液，继续搅拌反应3～6h；将得到的产物洗涤、烘干，即得表面氧化的石墨化中间相碳微球。