[发明专利]一种Bi2

说明书

本发明涉及一种Bi₂Mn₄O₁₀化合物及其制备方法，该化合物作为锂离子电池负极材料应用于锂离子电池中。采用溶胶凝胶‑燃烧法或固相球磨法可制备Bi₂Mn₄O₁₀化合物和Bi2Mn4O10/C锂离子电池负极材料；具有较好的锂离子电池充放电性能，循环稳定性良好，工作电压合适，可用作锂离子电池负极材料。

技术领域

本发明涉及化学式为Bi₂Mn₄O₁₀的化合物、锂离子电池负极材料、制备方法以及利用该材料制作锂离子电池。

背景技术

随着能源问题的日益严峻，不可再生资源的日益匮乏，以及人们对环保重要性认识的不断增强，社会对新能源的需求日益增强，而储能在能源体系中发挥越来越重要的作用。锂离子电池具有工作电压高、倍率性能好、循环寿命长、能量密度高、自放电小且无记忆效应等优点。锂离子电池已经广泛应用在小型便携电子设备中，同时也是动力电池的首选，在未来电化学储能市场中也会占据较大份额，因此关于锂离电池的研究一直是储能技术研究的热点之一。

目前应用于锂离子电池的负极材料主要有石墨、中间相炭微球、石墨烯等碳材料以及钛酸锂等。然而，这些材料仍然存在很多问题：比容量较低，质量能量密度和体积能量密度低等，这些材料不能满足下一代高比能量锂离子电池的发展需求。金属氧化物类新型负极材料由于其高的理论比容量和低成本，被认为是用于下一代高比能量锂离子电池的负极材料。过渡金属Mn具有多种化学价态，在充放电过程中会与锂离子发生一系列多电子反应且电位较低。Bi的氧化物可以与锂离子发生多电子转化型反应，且金属 Bi还可以与锂离子发生合金化反应，因而具有较高的理论比容量，但其本征电子电导率较低。

发明内容

本发明针对上述提出的技术问题，目的在于提供一种Bi₂Mn₄O₁₀化合物及制备方法，以及Bi₂Mn₄O₁₀/C锂离子电池负极材料，并提供一种 Bi₂Mn₄O₁₀/C锂离子电池负极材料的制备方法；

具体技术方案如下：

一种Bi₂Mn₄O₁₀化合物。其制备步骤如下：将含Bi化合物、含Mn化合物按摩尔比Bi:Mn＝1:2的比例混合均匀，进行化学合成反应，制得Bi₂Mn₄O₁₀化合物。

所述含Bi化合物为Bi的氧化物或Bi的硝酸盐中的一种或两种；

所述含Mn化合物为Mn的氧化物、Mn的硝酸盐、Mn的硫酸盐、Mn 的碳酸盐或Mn的盐酸盐中的一种或二种以上。

本发明提供的Bi₂Mn₄O₁₀/C锂离子电池负极材料。

Bi₂Mn₄O₁₀/C锂离子电池负极材料的制备方法，采用溶胶凝胶法和随后固相球磨法制备Bi₂Mn₄O₁₀/C锂离子电池负极材料，其步骤如下：

1)配料：将含Bi化合物、含Mn化合物按Bi:Mn为1:2的摩尔比加入 50-100℃的去离子水中，同时加入螯合剂搅拌至形成溶胶态；

2)将溶胶转移至100-150℃的烘箱中烘干，研磨成粉转移到刚玉坩埚中，进行预处理；

所述预处理为于马弗炉中从室温升温至200-500℃燃烧反应5-20分钟，后在该温度下加热1-3小时以上，然后冷却至室温；