CN103247781A - 锂电池负极二氧化锰/乙炔黑复合材料的制备方法 - Google Patents

锂电池负极二氧化锰/乙炔黑复合材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103247781A
CN103247781A CN2013101961285A CN201310196128A CN103247781A CN 103247781 A CN103247781 A CN 103247781A CN 2013101961285 A CN2013101961285 A CN 2013101961285A CN 201310196128 A CN201310196128 A CN 201310196128A CN 103247781 A CN103247781 A CN 103247781A
Authority
CN
China
Prior art keywords
acetylene black
manganese dioxide
composite material
preparation
ion battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2013101961285A
Other languages
English (en)
Inventor
林永
代坤义
王芬
秦梦
王曼丽
赵锟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zunyi Normal University
Original Assignee
Zunyi Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zunyi Normal University filed Critical Zunyi Normal University
Priority to CN2013101961285A priority Critical patent/CN103247781A/zh
Publication of CN103247781A publication Critical patent/CN103247781A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

一种锂离子电池负极材料二氧化锰/乙炔黑复合材料的制备方法，该制备方法将乙炔黑分散在水中，充分搅拌，再加入十二烷基苯磺酸钠，充分搅拌，得到混合液A；加入硫酸锰与过硫酸铵，充分搅拌后得到混合液B；将B置于高压反应釜中，于140℃反应36h，过滤反应产物，分别用去离子水和乙醇溶剂洗涤产物，直至滤液为无色。将洗涤后的产物于110℃下干燥4h，得到二氧化锰/乙炔黑粉末，用于制备锂离子电池负极材料。本发明的得到的二氧化锰/乙炔黑中二氧化锰为α-二氧化锰，具有很高的比容量，是一种优良的新型锂离子电池负极材料。

Description

锂电池负极二氧化锰/乙炔黑复合材料的制备方法
技术领域
    本发明属于一种锂离子电池负极材料的制备方法，具体涉及的是一种锂离子电池负极材料二氧化锰/乙炔黑复合材料的制备方法。
背景技术：
从手机电池到动力电源，锂离子电池都被视作应用前景最好的新型能源。目前锂离子电池负极材料主要是石墨，其理论容量受到LiC6的限制为372 mAh.g-1，且LiC6是一种易燃高活性嵌锂化合物，因此负极材料是引发锂离子电池安全问题的主要原因之一。二氧化锰及二氧化锰/C复合材料在锂离子电池中的应用是近年来涌现出来的新的研究方向。Sn/C、石墨烯改性锡基氧化物等新型材料因具有高嵌锂容量（接近600 mAh.g-1）而成为锂离子电池负极材料的研究热点，但制备条件苛刻、价格昂贵（如石墨烯售价高达2800元/克）限制了该类材料的实际应用。尽管国内众多学者都将二氧化锰用作锂离子电池正极材料 ，但二氧化锰在有机电解液中2.5V的工作平台失去了锂离子电池高电压（工作电压3.6V）的优势，且可逆嵌锂容量也只能达到180 mAh·g-1。相关研究表明将二氧化锰与碳纳米管后用作锂离子电池负极材料，材料嵌脱锂性能最高可达816 mAh·g-1，表现出独特的锂离子电池负极材料性能。且与易燃的石墨、高活性LiC6相比，二氧化锰稳定的化学性能也易于实现锂离子电池安全性能的提高。但碳纳米管昂贵的价格限制了二氧化锰/碳纳米管复合材料在锂离子电池中的应用。
发明内容：
本发明的目的是提供一种锂电池负极二氧化锰/乙炔黑复合材料的制备方法，利用乙炔黑性能稳定、比表面积高、粒径小的、导电性高的特点，将二氧化锰通过水热原位合成技术沉积在乙炔黑的表面，合成具有乙炔黑导电网络的二氧化锰/乙炔黑纳米复合材料。该复合材料具有嵌脱锂比容量高（1 428.5 mAh.g-1）、价格低廉的典型优点。
本发明是通过以下技术方案实现的：
二氧化锰/乙炔黑复合材料的质量百分数为：二氧化锰85～95%，乙炔黑15～5%；
（1）先将乙炔黑分散在水中，超声分散15～60分钟，再加入十二烷基苯磺酸钠，质量比为乙炔黑(g):十二烷基苯磺酸钠(g)=1：0.1～0.5，超声分散30～180分钟，得到混合液A；
（2）向A中加入硫酸锰与过硫酸铵，硫酸锰与过硫酸铵的摩尔比为1：1～2，超声分散30～180分钟，得到混合液B；
（3）将B置于高压反应釜中，于120～160℃反应1～60h；
（4）过渡反应液得到黑色固态粉末状产物，别用去离子水和乙醇溶剂洗涤产物，直至滤液为无色；
（5）将洗涤后的黑色固态粉末状产物于110℃下干燥4h，即得到二氧化锰/乙炔黑粉末，用于制备锂离子电池负极材料。
本发明相比现有技术具有如下优点：
1、用本发明方法制备得到的到二氧化锰/乙炔黑复合材料，以乙炔黑为基体材料，具有高导电性、高比表面的特点，具有很高的可逆嵌锂容量；
2、本发明二氧化锰/乙炔黑复合材料的制备方法简单、可靠，价格低廉，材料嵌脱锂比容量极高，为高性能锂离子电池负极材料的生产提供了解决办法。
附图说明：
图1为本发明的典型样品的X射线衍射图；
图2为本发明的典型样品的循环伏安图；
图3为本发明的典型样品的恒流充放电图。
具体实施方式：
下面结合具体实施方式，进一步说明本发明：
实施例1
一种二氧化锰/乙炔黑复合材料的组分及其质量百分数为：
二氧化锰                   95%             
乙炔黑                     5%
一种二氧化锰/乙炔黑复合材料的制备方法，其具体步骤如下：
（1）先将乙炔黑分散在水中，超声分散15分钟，再加入十二烷基苯磺酸钠，质量比为乙炔黑(g):十二烷基苯磺酸钠(g)=1：0.1，超声分散30分钟，得到混合液A；
（2）向A中加入硫酸锰与过硫酸铵，硫酸锰与过硫酸铵的摩尔比为1：1，超声分散30分钟，得到混合液B；
（3）将B置于高压反应釜中，于140℃反应36h；
（4）过渡反应液得到黑色固态粉末状产物，分别用去离子水和乙醇溶剂洗涤产物，直至滤液为无色；
（5）将洗涤后的黑色固态粉末状产物于110℃下干燥4h，即得到二氧化锰/乙炔黑粉末，用于制备锂离子电池负极材料。
实施例2
一种二氧化锰/乙炔黑复合材料的组分及其质量百分数为：
二氧化锰                   90%             
乙炔黑                     10%
一种二氧化锰/乙炔黑复合材料的制备方法，其具体步骤如下：
（1）先将乙炔黑分散在水中，超声分散30分钟，再加入十二烷基苯磺酸钠，质量比为乙炔黑(g):十二烷基苯磺酸钠(g)=1：0.2，超声分散30分钟，得到混合液A；
（2）向A中加入硫酸锰与过硫酸铵，硫酸锰与过硫酸铵的摩尔比为1：1，超声分散30分钟，得到混合液B；
（3）将B置于高压反应釜中，于160℃反应36h；
（4）过渡反应液得到黑色固态粉末状产物，分别用去离子水和乙醇溶剂洗涤产物，直至滤液为无色；
（5）将洗涤后的黑色固态粉末状产物于110℃下干燥4h，即得到二氧化锰/乙炔黑粉末，用于制备锂离子电池负极材料。
实施例3
一种二氧化锰/乙炔黑复合材料的组分及其质量百分数为：
二氧化锰                   85%             
乙炔黑                     15%
一种二氧化锰/乙炔黑复合材料的制备方法，其具体步骤如下：
（1）先将乙炔黑分散在水中，超声分散60分钟，再加入十二烷基苯磺酸钠，质量比为乙炔黑(g):十二烷基苯磺酸钠(g)=1：0.2，超声分散30分钟，得到混合液A；
（2）向A中加入硫酸锰与过硫酸铵，硫酸锰与过硫酸铵的摩尔比为1：1，超声分散30分钟，得到混合液B；
（3）将B置于高压反应釜中，于140℃反应36h；
（4）过渡反应液得到黑色固态粉末状产物，分别用去离子水和乙醇溶剂洗涤产物，直至滤液为无色；
（5）将洗涤后的黑色固态粉末状产物于110℃下干燥4h，即得到二氧化锰/乙炔黑粉末，用于制备锂离子电池负极材料。
试验结果
对实施例2制备出的二氧化锰/乙炔黑复合材料，进行X射线衍射表征，如图1所示。
将图1与JCPDS卡片(44-141)对比可知，所有样品在12.78、18.10、28.84、37.52、41.22、49.80、60.28、65.20°等处为α-二氧化锰晶体的特征峰，可确定所有样品生成二氧化锰均为α-二氧化锰，尖锐的峰形说明生成的晶型较好。在20～25、43°左右出现乙炔黑的衍射峰，峰的强度远小于α-二氧化锰，说明二氧化锰与乙炔黑发生了有效复合。
对实施例2制备出的二氧化锰/乙炔黑复合材料，进行扫描电镜表征。 
水热反应36h所生成二氧化锰/乙炔黑复合材料为长约3μm、直径约50nm的纳米纤维，没有观察到乙炔黑粉状的明显特征，说明二氧化锰与乙炔黑很好的复合在一起，因此缩短导电载体与离子的运输途径，减小界面阻抗，提高导电性能。
对实施例2制备出的二氧化锰/乙炔黑复合材料进行循环伏安测试，如图3所示，在0.5V与1.0V附近，出现两对可逆峰。
对实施例2制备出的二氧化锰/乙炔黑复合材料进行恒电流充放测试，如图3所示。恒电流充放电曲线表现出典型的锂离子电池负极材料特征，材料可逆嵌锂比容量可达1 428.5 mAh.g-1。 

Claims (2)

1.一种锂电池负极二氧化锰/乙炔黑复合材料的制备方法，其特征是：制备方法如下：组分及其质量百数，二氧化锰85～95%，乙炔黑15～5%；
（1）先将乙炔黑分散在水中，超声分散15～60分钟，再加入十二烷基苯磺酸钠，质量比为乙炔黑g:十二烷基苯磺酸钠g=1：0.1～0.5，超声分散30～180分钟，得到混合液A；
（2）向A中加入硫酸锰与过硫酸铵，硫酸锰与过硫酸铵的摩尔比为1：1～2，超声分散30～180分钟，得到混合液B；
（3）将B置于高压反应釜中，于120～160℃反应1～60h；
（4）过渡反应液得到黑色固态粉末状产物，分别用去离子水和乙醇溶剂洗涤产物，直至滤液为无色；
（5）将洗涤后的黑色固态粉末状产物于110℃下干燥4h，即得到二氧化锰/乙炔黑粉末，用于制备锂离子电池负极材料。
2.根据权利要求1所述的锂电池负极二氧化锰/乙炔黑复合材料的制备方法，其特征是：所得到的二氧化锰/乙炔黑复合材料为：二氧化锰通过水热原位合成方法沉积在乙炔黑的表面，合成具有导电网络的二氧化锰/乙炔黑纳米复合材料，所述复合材料中二氧化锰为α-二氧化锰。
CN2013101961285A 2013-05-24 2013-05-24 锂电池负极二氧化锰/乙炔黑复合材料的制备方法 Pending CN103247781A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2013101961285A CN103247781A (zh) 2013-05-24 2013-05-24 锂电池负极二氧化锰/乙炔黑复合材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2013101961285A CN103247781A (zh) 2013-05-24 2013-05-24 锂电池负极二氧化锰/乙炔黑复合材料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103247781A true CN103247781A (zh) 2013-08-14

Family

ID=48927125

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2013101961285A Pending CN103247781A (zh) 2013-05-24 2013-05-24 锂电池负极二氧化锰/乙炔黑复合材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103247781A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105047419A (zh) * 2015-08-06 2015-11-11 清华大学 二氧化锰/碳复合电极材料及其制备方法以及超级电容器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102097613A (zh) * 2009-12-14 2011-06-15 韩国电子通信研究院 锂二次电池用正极活性材料的制法及制备的正极活性材料
US20130029233A1 (en) * 2011-07-28 2013-01-31 Inha-Industry Partnership Institute METHOD FOR PREPARING MnO2/CARBON COMPOSITE, MNO2/CARBON COMPOSITE PREPARED BY THE METHOD, AND LITHIUM-AIR SECONDARY BATTERY INCLUDING THE COMPOSITE

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102097613A (zh) * 2009-12-14 2011-06-15 韩国电子通信研究院 锂二次电池用正极活性材料的制法及制备的正极活性材料
US20130029233A1 (en) * 2011-07-28 2013-01-31 Inha-Industry Partnership Institute METHOD FOR PREPARING MnO2/CARBON COMPOSITE, MNO2/CARBON COMPOSITE PREPARED BY THE METHOD, AND LITHIUM-AIR SECONDARY BATTERY INCLUDING THE COMPOSITE

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SHAHID RASUL，ET AL: ""Synthesis and electrochemical behavior of hollandite MnO2/acetylene black composite cathode for secondary Mg-ion batteries"", 《SOLID STATE IONICS》 *
文建国等: ""MnO2/乙炔黑的超声化学制备与性能"", 《电池》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105047419A (zh) * 2015-08-06 2015-11-11 清华大学 二氧化锰/碳复合电极材料及其制备方法以及超级电容器
CN105047419B (zh) * 2015-08-06 2018-01-23 清华大学 二氧化锰/碳复合电极材料及其制备方法以及超级电容器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
He et al. Boosting the performance of LiTi2 (PO4) 3/C anode for aqueous lithium ion battery by Sn doping on Ti sites
He et al. Preparation and electrochemical properties of Ag-modified TiO2 nanotube anode material for lithium–ion battery
Tang et al. An aqueous rechargeable lithium battery of excellent rate capability based on a nanocomposite of MoO 3 coated with PPy and LiMn 2 O 4
Zeng et al. Preparation and electrochemical performance of In-doped ZnO as anode material for Ni–Zn secondary cells
CN105789584A (zh) 一种硒化钴/碳钠离子电池复合负极材料及其制备方法与应用
Sun et al. Advanced aqueous rechargeable lithium battery using nanoparticulate LiTi2 (PO4) 3/C as a superior anode
CN107248569B (zh) 以1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺为碳源制得的锑/氮掺杂碳复合物及其制备方法和应用
CN107507978B (zh) 一种钠离子电池FeS2/Fe3O4/C负极材料及其制备方法
CN103078087B (zh) 一种钛酸锂/碳纳米管复合负极材料的制备方法
Jiang et al. Effect of Sn doping on the electrochemical performance of NaTi2 (PO4) 3/C composite
CN101800131A (zh) 一种活性碳基材料及其制备方法
Zhang et al. Preparation of MnO2 electrodes coated by Sb-doped SnO2 and their effect on electrochemical performance for supercapacitor
CN107195893A (zh) 一种锂离子电池用硼掺杂硅基负极材料
CN109273694A (zh) 一种石墨烯/氧化亚锡二维异质结复合材料及其制备方法
CN106057477A (zh) 一种水系可充钠离子电容电池及其制备方法
Lin et al. Kinetics-driven MnO2 nanoflowers supported by interconnected porous hollow carbon spheres for zinc-ion batteries
CN110335764A (zh) 一种高效构筑钠离子电容器的预钠化方法
CN103247787A (zh) 一种锂离子电池复合负极材料及其制备方法
CN104659346A (zh) 一种锗/碳复合负极材料及其制备方法
CN103700842A (zh) 一种NiFe2O4/C锂离子电池负极材料及其制备方法
CN105047875A (zh) 一种锂硫电池正极材料的制备方法
CN109638289A (zh) 一种新型锂离子电池导电添加剂碳化蚕丝的制备方法及应用
CN102780004A (zh) 铁酸锰/石墨烯复合物及其制备方法
CN109686585A (zh) 一种基于NiCo-LDH/rGO和rGO的水系非对称超级电容器及其制备方法
Li et al. Electrochemical Performance of Structure‐Dependent LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 in Aqueous Rechargeable Lithium‐Ion Batteries

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20130814