[发明专利]蜂窝状负极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种蜂窝状负极材料及其制备方法，负极材料，包括：多个MnO₂纳米片，多个所述MnO₂纳米片相互连接又不相贴合，形成多孔蜂窝状结构；PEDOT，沉积在所述多孔蜂窝状结构的表面。蜂窝状负极材料的制备方法包括制备由MnO2纳米片形成的多孔蜂窝状MnO2以及将PEDOT沉积在多孔蜂窝状结构的表面。本方法合成的材料能够结合MnO₂以及PEDOT两者优势并充分发挥协同作用，同时具备高比容量、优异的循环性能及倍率性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，特别涉及一种蜂窝状负极材料及其制备方法。

背景技术

随着便携式电子设备、混合动力电动汽车和智能电网的发展，能源市场快速增长，人们迫切需要发展先进的能量储存系统。在众多选择中，锂离子电池因低污染，无记忆效应，循环寿命长等优点是满足以上能源需求的常见选择之一。但是，目前锂电池商用负极材料石墨的低理论比容量，在很大程度上限制了锂电池技术的发展应用。在众多负极材料中，锰基氧化物，特别是MnO₂，因其资源丰富、环境友好、低成本、理论比容量大(1230mAh g^-1)而受到极大关注。但是，由于其导电性差以及在循环过程中锂离子的脱嵌导致的体积膨胀等原因，导致其循环性能及倍率性能不佳。

发明内容

本发明的目的是提供一种蜂窝状负极材料及其制备方法，制备得到的负极材料的电化学性能得以提高。

本发明通过简单的冷凝回流装置及冷冻干燥得到由超薄纳米片相互连接组成的多孔蜂窝状MnO₂，而后通过原位聚合的方法在多孔蜂窝状MnO₂表面沉积可控厚度的PEDOT，此方法合成的材料能够结合两者优势并充分发挥协同作用，同时具备高比容量、优异的循环性能及倍率性能。

针对上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种蜂窝状负极材料，包括：

多个MnO₂纳米片，多个所述MnO₂纳米片相互连接又不相贴合，形成多孔蜂窝状结构；

PEDOT，沉积在所述多孔蜂窝状结构的表面。

一种蜂窝状负极材料的制备方法，包括以下步骤：

制备由MnO₂纳米片形成的多孔蜂窝状MnO₂；

将PEDOT沉积在多孔蜂窝状结构的表面。

进一步地，制备由MnO₂纳米片形成的多孔蜂窝状MnO₂的步骤包括：

配制浓度为0.002～0.005mol/L的高锰酸钾水溶液；

在高锰酸钾水溶液中加入乙酸乙酯，其中乙酸乙酯与高锰酸钾水溶液体积比满足1:(3～5)，然后搅拌得到混合溶液，随后将混合溶液边搅拌边加热至预定温度，而后调整反应温度进行冷凝回流，直到溶液中产生大量棕色颗粒，关闭反应待冷却至室温后，将溶液进行冷冻干燥，从而得到棕色的多孔蜂窝状MnO₂。

进一步地，加入乙酸乙酯后，将溶液放在磁力搅拌器上搅拌25～35min得到混合溶液。

进一步地，搅拌得到混合溶液后，将混合溶液转移至圆底烧瓶，并将圆底烧瓶放置于油浴锅中，装好冷凝回流装置，边搅拌边加热至95～100℃。

进一步地，冷凝回流的反应温度调整至75～85℃。

进一步地，将溶液进行冷冻干燥的步骤包括：将溶液放置于真空冷冻干燥机，调整冷冻干燥温度为-40～-60℃进行冷冻干燥20～30h。

进一步地，将PEDOT沉积在多孔蜂窝状结构的表面的步骤包括：