[发明专利]锂离子电池负极一氧化锰/石墨烯复合材料及其制备方法

说明书

锂离子电池负极一氧化锰/石墨烯复合材料及其制备方法，所述复合材料由以下方法制成：（1）将锰源和软模板溶于多元醇中，得混合溶液；（2）回流反应，冷却，离心，洗涤，干燥，得锰醇盐；（3）煅烧，冷却，得一氧化锰前驱体；（4）置于氧化石墨烯水溶液中，搅拌，冷冻干燥，得黑色粉末；（5）水合肼蒸汽与黑色粉末进行反应，冷却，过滤，洗涤，干燥，即成。本发明复合材料为空心结构，石墨烯包覆在颗粒表面；在0.01～3.00V，70mA/g下，首次放电克容量高达1065.1mAh/g，首效高达77.4%，3500mAh/g下，循环160圈后，放电比容量仍为360mAh/g；本发明方法简单，成本低，适于工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池负极复合材料及其制备方法，具体涉及一种锂离子电池负极一氧化锰/石墨烯复合材料及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的发展以及各种电子产品和电动汽车的普及，对作为其能源的电池提出了更高的要求。锂离子电池凭借其能量密度高、环境友好等优点脱颖而出。目前，锂离子电池负极材料主要采用石墨材料，但是，其容量较低，理论比容量仅有372mAh/g，且循环性能较差，制约了锂离子电池的发展。

过渡金属氧化物氧化锰，因为理论容量高，价格低廉，成为锂离子电池的可选材料之一。但是，由于氧化锰导电性差，在充放电过程中，体积效应较大，循环性能较差，因此，常常需要对其进行改性，如何提高氧化锰的循环和倍率性能，成为科研工作者的研究重点之一。

CN105702923 A公开了一种氧化锰/碳/碳纳米管复合材料及其制备方法，是将氧化锰分散在热固性树脂单体溶剂中，再引入碳纳米管，双键固化后，粉碎、高温煅烧，即成。但是，该方法制备步骤复杂，且制备所得材料比容量低于500mAh/g，电化学性能较差。

CN 106252628 A公开了一种氧化锰/石墨烯纳米复合材料的制备方法，是通过水热工序、复合工序、焙烧工序，得到氧化锰/石墨烯纳米复合材料。但是，该方法制备流程较长，仅复合工序就需持续3天以上。

CN 104466156 A公开了一种锰的醇盐及其与石墨烯复合物及其制备方法，是在有机醇溶液中加入高锰酸钾和氧化石墨，加热后再加入乙二胺，恒温反应，离心、清洗、干燥后得到产品。但是，该方法得到的产品容量衰减较快，电化学性能不佳。

CN 103346307 A公开了一种锂离子电池负极材料及其制备方法，是将金属氧化物负极材料加入到锡盐酸性水溶液中，恒温搅拌，过滤、洗涤后，加入到石墨烯悬浊液中，搅拌，过滤、干燥后即得产物。但是，该方法制备过程中需要采用强酸性溶液，且倍率性能较差。

CN 103896260 A公开了一种基于石墨烯的锂离子电池复合负极材料的制备方法，是采用微波还原法还原氧化石墨烯，再和金属氧化物前驱体混合后，在微波中一步反应原位合成石墨烯-金属氧化物复合材料。但是，该方法条件控制严格，成本较高，且未公开其电化学性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种导电性好，离子导电性高，体积效应小，充放电过程中体积变化小，放电克容量高，循环性能好，高倍率下循环性能稳定，制备流程简单的锂离子电池负极一氧化锰/石墨烯复合材料及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：锂离子电池负极一氧化锰/石墨烯复合材料，由以下方法制成：

（1）将锰源和软模板溶解于多元醇溶剂中，得混合溶液；

（2）将步骤（1）所得混合溶液进行回流反应，自然冷却至室温，离心，洗涤，干燥，得锰醇盐；

（3）将步骤（2）所得锰醇盐在空气或氧气气氛中煅烧，随炉冷却至室温，得一氧化锰前驱体；

（4）将步骤（3）所得一氧化锰前驱体置于氧化石墨烯水溶液中，搅拌，冷冻干燥，得黑色粉末；