[发明专利]一种锂离子电池负极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池材料的制备领域，具体涉及一种锂离子电池负极材料及其制备方法。

背景技术

自上世纪90年代开始，锂离子电池由于其具有比能量大、比功率高、自放电小、循环特性好以及可快速充电且效率高、工作温度范围宽、无环境污染等优点，已被广泛应用于电子产品、电动汽车、航空航天、通讯设备和武器装备等领域。目前市场商业化的锂离子电池，基本都是以人造石墨等碳材料为负极。但是，以碳材料为负极还有一些难以克服的弱点，例如，碳材料在首次放电过程中与电解液发生反应，在表面形成一层钝化膜，导致电解液的消耗和首次库伦效率降低；碳负极的放电平台与金属锂的析出电位很接近，当电池处于过充状态时，碳电极表面容易析出金属锂，引起电池短路甚至造成电池爆炸。为了解决锂离子电池的安全问题，科研工作者进行了大量的研究，以寻找合适的替代材料。目前产业化的负极材料只有碳材料，但是其较低的理论比容量限制了其进一步发展。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种锂离子电池负极材料及其制备方法。所制备一氧化锰用作锂离子电池负极材料，相比于现有的碳材料负极材料，可以显著提高锂离子电池的容量。

为实现本发明的目的，采用如下技术方案：

一种锂离子电池负极材料，以一氧化锰作为锂离子电池的负极材料。

一种制备如上所述锂离子电池负极材料的方法，将乙酸锰加入去离子水中，配制乙酸锰溶液A；将草酸加入去离子水中，配制草酸溶液B；将草酸溶液B滴加至乙酸锰溶液A中，将溶液放在磁力搅拌器上搅拌1min~60min，再对反应液进行抽滤，制备草酸锰粉末；放入600℃~900℃ 氩气气氛的管式炉中煅烧，并保温20min~120min，制得一氧化锰粉末；其中草酸、乙酸锰的质量比为1:4~1:5。

优选的，将乙酸锰加入去离子水中，配制乙酸锰溶液A；将草酸加入去离子水中，配制草酸溶液B；将草酸溶液B滴加至乙酸锰溶液A中，将溶液放在磁力搅拌器上搅拌30min，再对反应液进行抽滤，制备八面体草酸锰粉末；放入800℃ 氩气气氛的管式炉中煅烧，并保温60min，制得具有二级微纳结构的八面体一氧化锰粉末；其中草酸、乙酸锰的质量比为1:4~1:5。

一种锂离子电池负极的制备方法，将一氧化锰粉末、导电炭黑、丁苯橡胶和水按质量比100:0.6:2.5:110混合，25℃下以700rpm的搅拌速率搅拌2.5h，配成锂离子电池负极浆料；然后，将得到的负极浆料涂布在铜箔上，120℃干燥10min，然后用压片机压片，最后切片，得到锂离子电池负极片。

本发明与现有技术比较具有以下优点：

本发明通过控制醋酸锰、草酸的浓度、比例以及反应时间合成出了八面体草酸锰粉末，经过无氧煅烧得到了具有二级微纳结构的八面体一氧化锰粉末，该粉末可以用作锂离子电池负极材料；整个合成过程简单，无需外加表面活性剂，用作锂离子负极材料时的容量比现有的石墨材料高。

附图说明

图1为一氧化锰的XRD谱图；

图2为一氧化锰的SEM。

具体实施方式

为进一步公开而不是限制本发明，以下结合实例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

1）一种制备锂离子电池负极材料的方法，将乙酸锰加入去离子水中，配制乙酸锰溶液A；将草酸加入去离子水中，配制草酸溶液B；将草酸溶液B滴加至乙酸锰溶液A中，将溶液放在磁力搅拌器上搅拌30min，再对反应液进行抽滤，制备草酸锰粉末；放入800℃ 氩气气氛的管式炉中煅烧，并保温60min，制得一氧化锰粉末；其中草酸、乙酸锰的质量比为1:5；

2）一种锂离子电池负极的制备方法，将步骤1）制得的一氧化锰粉末、导电炭黑、丁苯橡胶和水按质量比100:0.6:2.5:110混合，25℃下以700rpm的搅拌速率搅拌2.5h，配成锂离子电池负极浆料；然后，将得到的负极浆料涂布在铜箔上，120℃干燥10min，然后用压片机压片，最后切片，得到锂离子电池负极片。

3）锂离子电池正极片的制备：LiCoO₂：乙炔黑：PVDF：NMP按质量比100：5：3.5：110 配制正极浆料，搅拌均匀后涂在铝箔上，然后110℃干燥10min，然后用压片机压片，最后切片，得到锂离子电池正极片；