一种高比表面积锰钴氧/碳负极材料的制备方法及其产品和应用

技术领域

本发明涉及一种锂电负极材料的制备方法，特别是涉及一种高比表面积锰钴氧/碳负极材料的制备方法及其产品和应用。

背景技术

随着技术的进步，锂离子电池将广泛应用于电动汽车、航空航天及生物医药等领域，因此，研究与开发动力用锂离子电池及相关材料具有重大的意义。对于动力用锂离子电池而言，其关键是提高功率密度和能量密度，而功率密度和能量密度提高的根本是电极材料，特别是负极材料的改善。。

自上世纪90年代初，日本的科技工作者开发出了层状结构的碳材料，碳材料是最早为人们所研究并应用于锂离子电池商品化的材料，至今仍是大家关注和研究的重点之一，但是碳负极材料存在一些缺陷：电池化成时，与电解液反应形成SEI膜，导致电解液的消耗和较低的首次库伦效率；电池过充时，可能会在碳电极表面析出金属锂，形成锂枝晶造成短路，导致温度升高，电池爆炸；另外，锂离子在碳材料中的扩散系数较小，导致电池不能实现大电流充放电，从而限制了锂离子电池的应用范围。

Mn

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明目的在于提供一种高比表面积锰钴氧/碳负极材料的制备方法。

本发明的再一目的在于：提供一种上述方法获得的产品。

本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。

本发明提供一种高比表面积锰钴氧/碳负极材料的制备方法，较高的比表面积能更多地与电解液接触，提高材料的电化学性能。

本发明目的通过下述方案实现：一种高比表面积锰钴氧/碳负极材料的制备方法，具体步骤为：

（1）将可溶性锰盐于油胺溶液中，磁力搅拌1~2 h至均匀，然后向其中通入氩气20~30 min，将该溶液逐步加热到120~150 ℃，使锰盐全部溶解变成透明溶液；得溶液A ；

（2）向上述溶液A中注射1~1.5 mL有机醇，在该温度条件下磁力搅拌20~60 min，然后再加热到220~250℃，反应混合物在该温度下保持20~30 min，然后自然冷却至室温；

（3）将步骤（2）所得溶液滴加到液态烷烃中，将沉淀物离心分离，将所得产物在真空烘箱60-80 ℃中干燥，得二氧化锰/碳；

（4）将钴盐、二氧化锰/碳和1 mL硝酸溶于去离子水中，搅拌得到均匀澄清前驱液；将上述混合溶液加入15 mL氢氧化钠碱溶液中，移至25 mL水热釜中，于180~200 ℃在烘箱中水热反应1~3 h；将反应后的产物离心，将离心后得到的沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤多次，用玛瑙研钵研细后得到锰钴氧/碳负极材料。

所述的锰盐是醋酸锰、硝酸锰或甲酸锰中的一种或其组合。

所述得有机醇为正丁醇、正庚醇或乙戊醇中的一种或其组合。

所述的液态烷烃为戊烷、己烷、叔丁烷中的一种或其组合。

所述的可溶性钴盐是醋酸钴、硝酸钴或甲酸钴中的一种或其组合。

一种高比表面积锰钴氧/碳负极材料，由上述任一所述方法制备得到。

一种高比表面积锰钴氧/碳负极材料在锂离子电池负极材料中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下： 本发明提供一种高比表面积锰钴氧/碳负极材料的制备方法，较高的比表面积能更多地与电解液接触，提高材料的电化学性能。该制备工艺相对简单，易操作。

附图说明

图1为实施例1 锰钴氧/碳负极材料的倍率性能图。

具体实施方式

本发明通过下面具体实例进行详细的描述，但是本发明的保护范围不受限于这些实施例子。

实施例1

一种高比表面积锰钴氧/碳负极材料，按如下步骤制备：

（1）将可溶性醋酸锰溶于油胺溶液中，磁力搅拌1h至均匀后，向其中通入氩气20min，将该溶液逐步加热到120℃，使醋酸锰全部溶解变成透明溶液；得溶液A；

（2）向步骤（1）得到的溶液A中注射1mL正丁醇，磁力搅拌30min后，再加热到220℃，得到的反应混合物在该温度下保持30min后，自然冷却至室温，得到混合溶液；

（3）将步骤（2）所得混合溶液滴加到液态戊烷中，将沉淀物离心分离，所得的产物在真空烘箱60℃中干燥，得二氧化锰/碳；

（4）将醋酸钴、二氧化锰/碳和1 mL硝酸溶于去离子水中，搅拌得到均匀澄清前驱液；将前驱液加入15 mL氢氧化钠碱溶液中，移至25 mL水热釜中，于200℃在烘箱中进行水热反应1h；将反应后的产物离心，所得的沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤，用玛瑙研钵研细后得到锰钴氧/碳负极材料。

锰钴氧/碳负极材料的比表面积为36.8 m

图1是锰钴氧/碳负极材料的倍率性能图。在电流密度为100 mA/g时，其5次平均放电比容量为1665.6 mAh/g；在电流密度为400 mA/g时，其5次平均放电比容量为1482.2mAh/g；在电流密度为800 mA/g时，其5次平均放电比容量为989.6 mAh/g；在电流密度为1000 mA/g时，，其5次平均放电比容量为798.4 mAh/g；当再回到电流密度为100 mA/g时，其5次平均放电比容量为1561.4 mAh/g。经过不同倍率再返回100 mA/g时，容量保持率93.7%。

实施例2

一种高比表面积锰钴氧/碳负极材料，按如下步骤制备：

（1）将可溶性硝酸锰溶于油胺溶液中，磁力搅拌2h至均匀后，向其中通入氩气20min，将该溶液逐步加热到150℃，使硝酸锰全部溶解变成透明溶液；得溶液A；

（2）向步骤（1）得到的溶液A中注射1.5 mL异戊醇，磁力搅拌20 min后，再加热到250℃，得到的反应混合物在该温度下保持20min后，自然冷却至室温，得到混合溶液；

（3）将步骤（2）所得混合溶液滴加到液态己烷中，将沉淀物离心分离，所得的产物在真空烘箱80℃中干燥，得二氧化锰/碳；

（4）将硝酸钴、二氧化锰/碳和1 mL硝酸溶于去离子水中，搅拌得到均匀澄清前驱液；将前驱液加入15 mL氢氧化钠碱溶液中，移至25 mL水热釜中，于180℃在烘箱中进行水热反应3h；将反应后的产物离心，所得的沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤多次，用玛瑙研钵研细后得到锰钴氧/碳负极材料。

锰钴氧/碳负极材料的比表面积为38.5 m

实施例3

一种高比表面积锰钴氧/碳负极材料，按如下步骤制备：

（1）将可溶性甲酸锰溶于油胺溶液中，磁力搅拌2 h至均匀后，向其中通入氩气20min，将该溶液逐步加热到140℃，使甲酸锰全部溶解变成透明溶液；得溶液A；

（2）向步骤（1）得到的溶液A中注射1~1.5 mL正庚醇，磁力搅拌20 min后，再加热到250℃，得到的反应混合物在该温度下保持20min后，自然冷却至室温，得到混合溶液；

（3）将步骤（2）所得混合溶液滴加到液态叔丁烷中，所得的沉淀物离心分离，所得的产物在真空烘箱80℃中干燥，得二氧化锰/碳；

（4）将甲酸钴、二氧化锰/碳和1 mL硝酸溶于去离子水中，搅拌得到均匀澄清前驱液；将前驱液加入15 mL氢氧化钠碱溶液中，移至25 mL水热釜中，于200℃水热反应1h；将反应后的产物离心，所得的沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤多次，用玛瑙研钵研细后得到锰钴氧/碳负极材料。

锰钴氧/碳负极材料的比表面积为35.6 m