[发明专利]一种三元过渡金属氧化物复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种三元过渡金属氧化物复合材料及其制备方法和应用。该三元过渡金属氧化物复合材料，结合了多种金属氧化物，从而具有较高的容量，能够有效抑制材料在充放电过程中的体积膨胀，获得更佳的循环稳定性。锂离子在充放电过程中，需要通过电解液进行传输，负极材料比表面积大，意味着活性物质能够更充分的与电解液接触，因此负极材料比表面积大，有利于锂离子脱嵌。该三元过渡金属氧化物复合材料，具有纳米片状结构，用作负极材料时，可以扩大电极材料与电解液之间的接触面积，从而提高锂离子电池的迁移率。

技术领域

本发明属于电极材料技术领域，具体涉及一种三元过渡金属氧化物复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、循环性能好、储存时间长、自放电小等优点，广泛应用于3C电子产品、便携式电子设备、电动汽车和航天航空领域，有望逐步替代传统储能装置，如铅酸电池、镍镉电池和镍氢电池。锂离子电池主要由正极材料、负极材料、电解液和隔膜组成。除了正极材料外，负极材料也是锂离子电池的重要组成部分，其性能的好坏直接影响到锂离子电池的性能。对于开发新一代的高性能锂离子电池体系而言，有效的途径之一是开发高容量的负极材料。

过渡金属氧化物(transition metal oxides，简称TMOs)是电极材料中应用较多的材料，它们的制备原料简单易得、安全，是一种复合材料，它往往能够利用不同金属之间的协同效应，并且通过复合不同金属氧化物使其拥有比单一金属氧化物更多的活性位点，能够容纳更多的离子，从而获得更好的性能。

TMOs应用在锂离子电池中时，理论容量较高、制备方法简单。然而实际应用中，在电池的充放电过程中，锂离子不断的脱嵌会使得材料体积过度膨胀，从而破坏了材料结构，因而影响了它的循环稳定性。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本发明提供了一种三元过渡金属氧化物复合材料，该复合材料有利于锂离子在充放电过程中的脱嵌，体积不会过度膨胀，结构稳定，循环性能好。

本发明还提供了上述三元过渡金属氧化物复合材料的制备方法。

本发明还提供了上述三元过渡金属氧化物复合材料的应用。

本发明的第一方面提供了一种三元过渡金属氧化物复合材料，所述复合材料的化学通式为：FexNiyMnzOn，x、y、z分别为Fe元素、Ni元素和Mn元素所占的摩尔百分比，其中，x0，Y0，z0，n2。

本发明的三元过渡金属氧化物复合材料，至少具有以下有益效果：

该三元过渡金属氧化物复合材料，结合了多种金属氧化物，从而具有较高的容量，能够有效抑制材料在充放电过程中的体积膨胀，获得更佳的循环稳定性。

锂离子在充放电过程中，需要通过电解液进行传输，负极材料比表面积大，意味着活性物质能够更充分的与电解液接触，因此负极材料比表面积大，有利于锂离子脱嵌。该三元过渡金属氧化物复合材料，具有纳米片状结构，用作负极材料时，可以扩大电极材料与电解液之间的接触面积，从而提高锂离子电池的迁移率。

电池在充放电过程中，往往需要活化，即活性物质在不断被激活，最终充分参与电化学反应。而活性物质不断被激活，可以使得容量变高。该三元过渡金属氧化物复合材料，可以提供更多的活性位点，提高材料的容量。

该三元过渡金属氧化物复合材料，拥有更大的表面积，使得活性材料与电解液能够更充分的接触，有利于锂离子在充放电过程中的脱嵌。

根据本发明的一些实施方式，所述复合材料包括Fe_0.98O、NiO和Mn₃O₄。

根据本发明的一些实施方式，所述复合材料为纳米片状结构。