[发明专利]氧化亚锰/碳纳米管/石墨烯负极复合材料及其制备方法

说明书

氧化亚锰/碳纳米管/石墨烯负极复合材料及其制备方法，所述负极复合材料由以下方法制成：（1）将碳纳米管分散在高锰酸盐水溶液中，回流反应，冷却后，过滤，洗涤，干燥；（2）与聚阳离子电解质水溶液混合，搅拌，过滤，干燥；（3）在水中分散后，再与氧化石墨烯水溶液混合，搅拌，过滤，干燥；（4）在保护性气氛中煅烧，冷却，即成。本发明氧化亚锰/碳纳米管/石墨烯负极复合材料中，氧化亚锰以粒径20～60nm的颗粒状均匀分布在碳纳米管上，碳纳米管包覆于石墨烯中；具有电子导电性、离子导电性高，离子扩散通道短，脱嵌锂离子过程中体积效应小，循环、倍率性能好等优点；本发明方法制备流程简单，环境友好，适宜于工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种负极复合材料及其制备方法，具体涉及一种氧化亚锰/碳纳米管/石墨烯负极复合材料及其制备方法。

背景技术

由于石墨的理论容量较低（372mAh/g），随着锂离子电池技术的发展，石墨已经难以满足人们对电池的需求。而氧化亚锰因其具有较高的理论比容量（756mAh/g）、无毒、成本低廉、储量丰富等优点，是锂离子电池负极材料中具有发展前景的材料之一。但是，由于氧化亚锰充放电过程中体积变化巨大，导电性能差等缺点，导致其循环性能和倍率性能较差，如何解决这些问题，成为技术人员研究的热点。

CN105702923A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。

CN106252628A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。

CN104466156A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，该方法所得产品容量衰减较快，电化学性能不佳。

CN103346307A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。

CN105668544A公开了一种氧化多壁碳纳米管的制备方法，是采用混合酸和高锰酸钾氧化多壁碳纳米管，使氧化后的多壁碳纳米管含有大量的羧基、羟基等含氧官能团。但是，含氧官能团的增加，反而导致碳管的导电性更差，无法用作电池材料。

CN105355877A公开了一种石墨烯-金属氧化物复合负极材料及其制备方法，以层层自组装改性的金属氧化物作为活性物质，制得含有氧缺陷的所述复合负极材料。但是，该方法需要额外制备金属氧化物纳米材料，且仅对材料的循环性能进行改善，未涉及倍率性能。

因此，亟待找到一种充放电过程中体积变化小，导电性好，循环、倍率性能好，制备流程简单，环境友好，适宜于工业化生产的氧化亚锰/碳纳米管/石墨烯负极复合材料及其制备方法。

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，提供一种充放电过程中体积变化小，导电性好，循环、倍率性能好，制备流程简单，环境友好，适宜于工业化生产的氧化亚锰/碳纳米管/石墨烯负极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：氧化亚锰/碳纳米管/石墨烯负极复合材料，由以下方法制成：

（1）将碳纳米管分散在高锰酸盐水溶液中，进行回流反应，自然冷却后，过滤，洗涤，干燥，得锰/碳纳米管前驱体；

（2）将步骤（1）所得锰/碳纳米管前驱体与聚阳离子电解质水溶液混合，搅拌，过滤，干燥，得改性锰/碳纳米管前驱体；