[发明专利]一种锂离子电池复合负极材料MnF2@C和制备方法

说明书

本发明涉及一种锂离子电池复合负极材料MnFsubgt;2/subgt;@C和制备方法，采用本方法的方法制备的材料具有较小的粒径，制备过程中采用的锰源、氟源和包覆的碳源都属于价格低廉的化学品，且合成步骤简单，具有一定的经济效益；利用TA在特定条件下可以在任何固体表面自聚合的特性，单宁酸自聚合包覆在NHsubgt;4/subgt;MnFsubgt;3/subgt;表面，并通过一步热处理得到碳壳层包覆的MnFsubgt;2/subgt;颗粒，有效防止热处理过程中MnFsubgt;2/subgt;晶粒的生长，从而减小了离子的传输路径，并且在碳化后形成了交联导电碳网络，将本材料用于锂离子电池，作为复合负极时助力于Lisupgt;+/supgt;和电子的传输，从而提高了锂离子电池电极的循环稳定性和倍率性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池负极材料领域，具体涉及一种锂离子电池复合负极材料MnF₂@C和制备方法。

背景技术

现有技术中，随着社会的进步，能源在科技发展中占据越来越重要的地位，然而化石燃料的持续消耗及其带来的环境问题使得新的可再生清洁能源的开发越来越迫切，因此，研究绿色能源，推进风电和太阳能发电大规模开发和高质量发展，加快负荷中心及周边地区分散式风电和分布式光伏建设，使分布式储能电站的装机量大幅增加成为迫切要求，与此同时，在交通方面推进新能源汽车取代燃油汽车也提上日程。因此，开发出具有高能量密度、长循环寿命和高安全性的电极材料至关重要。而目前锂离子电池的电极主要为嵌入式材料，理论能量密度相对有限，而能提供高能量密度的合金化硅负极又由于其巨大的体积膨胀，难以在电池中大量使用。相比于传统的电极材料，现有技术中基于转换反应的过渡金属化合物由于其独特的多电子反应，有着比传统嵌入式材料更高的理论比容量，在实验中也展现出400～1000mAh g^-1的可逆比容量。过渡金属氟化物近几年来受到广泛关注，它们有着较轻的体积膨胀、优异的倍率性能和循环稳定性，在锂电池中具有广阔的应用前景。但是其中的氟化物通常带隙较宽，导电性差，对电极的电化学活性带来不可忽略的影响，因此，亟待研究可减少离子传输路径，同时可与导电碳材料复合，具有性能优异的电极材料及其制备方法。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述问题，本发明提供一种锂离子电池复合负极材料MnF₂@C和制备方法，用于解决现有技术中存在的上述问题。

一种锂离子电池复合负极材料MnF₂@C的制备方法，制备步骤如下：

S1.将NH₄F分散在去离子水中，进行第一次室温搅拌得到溶液A；将MnCl₂分散在去离子水中，进行第二次室温搅拌得到溶液B；

S2.将环己烷、十六烷基三甲基溴化铵CTAB和溶液A混合得到混合溶液，并进行澄清透明处理；将溶液B匀速地滴入澄清透明的所述混合溶液中，进行离心处理得到前驱体NH₄MnF₃，并将其放入真空干燥箱里干燥一段时间；

S3.将三羟甲基氨基甲烷Tris试剂分散在去离子水中得到溶液C，并调整该溶液的pH值，将S2中干燥后的NH₄MnF₃加入溶液C中，超声分散随后加入单宁酸TA，经搅拌洗涤得到NH₄MnF₃@TA，并将其放入真空干燥箱干燥一段时间；

S4.将干燥后的NH₄MnF₃@TA放置在刚玉石英舟中，一定气氛下，一步热处理同时热分解和碳化，保温一段时间，然后冷却至室温，得到MnF₂@C碳包覆复合电极材料。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第一和第二次室温搅拌为室温磁力搅拌10～20min。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S3和S4中真空干燥箱温度为60～70℃，一段时间为6～24h。