[发明专利]一种无定型MnOx

说明书

本发明涉及一种无定型MnO_x/WS‑P锂离子电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：1)水溶性煤沥青和尿素溶于去离子水中，滴加NaOH溶液，得到溶液A；2)向KMnO₄溶液中缓慢加入浓硫酸，得到溶液B；3)向溶液B中缓慢加入溶液A，搅拌，转移至反应釜中，150～180℃恒温水热反应；4)分别用去离子水和无水乙醇离心清洗得到黑色沉淀；干燥；最后在氮气气氛下，煅烧，得到最终产物。优点是：采用廉价易得的改性中温煤沥青，简化工艺，可大规模生产。提高了材料的电化学性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池制造领域，特别涉及一种制备无定型MnO_x/WS-P(水溶性煤沥青)锂离子电池负极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池(LIBs)作为一种很好的能量储存和便携式设备，在可持续能源领域有着非常理想的发展前景。但目前商用的石墨电极理论容量相对较低(372mAh/g)，不能满足社会对高容量、高密度电池的需求，限制了其进一步发展。因此，为了满足下一代锂离子电池高容量、长循环寿命和循环稳定性的需求，发展新的负极材料至关重要。

MnO_x作为过渡金属氧化物，具有理论容量高、自然储量丰富、低成本等优点。但当MnO_x作为锂离子电池负极材料时，在多次充放电过程中容易产生巨大的体积变化，导致容量衰减，循环稳定性差，且MnO_x电导率较低，在高电流密度下倍率性能差。目前，最常见改善金属氧化物负极材料电化学性能的方法是与碳材料复合来增强导电性和结构稳定性，进一步提高储锂性能。但大多数报道都采用石墨烯、碳纳米管、聚乙烯吡咯烷酮等作为复合材料中的碳源，但这些材料往往价格昂贵、工艺复杂，难以大规模使用。

煤焦油沥青是一种重要的焦化副产品，具有廉价易得、芳香度高、碳含量丰富等特点，常被作为制备炭材料的优良前驱体，并可以很好的应用到制备复合材料当中去。但以往制备沥青基复合材料时，沥青很难溶解于一些常见的反应体系中去，比如水溶液、乙醇溶液等，阻碍了煤沥青下游产业的进一步延伸。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种无定型MnO_x/WS-P锂离子电池负极材料的制备方法，利用混酸法将中温沥青处理后转化为既可以溶于碱液，又可以溶于有机溶剂的水溶性煤沥青，采用水热法制得高性能的MnO_x/WS-P(水溶性煤沥青)锂离子电池负极材料。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种无定型MnO_x/WS-P锂离子电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：

1)水溶性煤沥青和尿素按质量比3～5溶于去离子水中，滴加1mol/L的NaOH溶液，得到溶液A；

2)配制0.1～0.3mol/L的KMnO₄溶液，向KMnO₄溶液中缓慢加入质量分数为95％的浓硫酸，浓硫酸与KMnO₄质量比为1～2，得到溶液B；

3)向溶液B中缓慢加入溶液A，搅拌20～30min后，转移至反应釜中，150～180℃恒温水热反应6～12h；

4)反应釜冷却至室温，分别用去离子水和无水乙醇离心清洗得到黑色沉淀；80～85℃恒温干燥10～15h；最后在氮气气氛下，在350～400℃温度下煅烧4～5h，得到最终产物MnO_x/WS-P复合电极材料。

所述的水溶性煤沥青的制备方法：

1)中温煤沥青经过粉碎、研磨、过100目筛，得到原料沥青；