CN113675398A - 一种锂离子电池负极材料及其制备方法 - Google Patents

一种锂离子电池负极材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池负极材料NiMnO3/MnCo2S4复合材料的制备方法：(1)将N,N‑二甲基甲酰胺和乙二醇混合均匀，接着将摩尔比为1:1的可溶性镍盐、锰盐和间苯二甲酸依次加入混合溶剂中，超声混合均匀；(2)将步骤(1)中的混合溶液转移至高压反应釜中，180‑200℃下溶剂热反应12‑24h，随后将产物洗涤多次，并在300‑400℃下热处理1‑2h，得到花状NiMnO3；(3)将NiMnO3溶于乙醇中，搅拌均匀，接着加入可溶性的锰盐、钴盐、硫脲超声混合均匀，再加入乙酰丙酮，超声混合均匀后转移到高压反应釜中，在200～220℃条件下反应6～12h；产物采用乙醇和去离子洗涤多次，得到NiMnO3/MnCo2S4复合材料。

Description

一种锂离子电池负极材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池负极材料的制备方法。
背景技术
锂离子电池具有能量密度高、无记忆效应、循环寿命长、环境友好等优点，在便携式电子设备领域得到广泛运用。近年来，锂离子电池在电动汽车和混合动力电动汽车等高功率长寿命电池领域中的运用也得到了越来越多的关注。提高锂离子电池功率密度和能量密度关键在于电极材料，尤其是负极材料的改善。目前，锂离子电池主要采用石墨类负极材料，碳基负极材料价格低廉、充放电平台较低，且锂枝晶不易形成，然而，碳负极材料在电池化成时，容易与电解液反应形成SEI膜，导致电解液的消耗和较低的首次库伦效率；电池过充时，可能会在碳电极表面析出金属锂，形成锂枝晶造成短路，导致温度升高，电池爆炸，限制了锂离子电池的应用范围。
过渡金属氧化物由于其较高的理论比容量和低成本以及环境友好性，已被广泛认为是很有发展前途的锂离子电池负极材料。
CN111453774A公开了一种铁酸锌纳米花状负极材料的制备方法，本发明利用氧化还原沉淀反应实现固液分离、然后利用液相酸根与锌源水热反应二者相结合的方法制备纳米花状铁酸锌，该结构具有较大的比表面积，在充放电过程中能与电解液充分反应，进一步有利于提高材料的电化学性能。在800mA/g电流密度下首次放电比容量为1240mAh/g，经过10次循环后放电比容量相对较稳定，为497mAh/g，到50次循环后放电比容量为394mAh/g。
CN104466108A公开了锂离子电池负极用中空多孔球形混合氧化物及其制备方法，该材料为Mn2O3和NiMn2O4的均匀纳米混合物，具体化学式为NixMn1-xO1.5-0.5x(0＜x＜1/3)。该中空多孔球形混合氧化物的制备方法基于氨水和镍离子间的络合作用从而减缓碳酸镍的沉淀速度，使得碳酸镍不会破坏碳酸锰的球形结构而是对碳酸锰的球形结构具有一定的修饰作用，进而形成均匀的碳酸镍和碳酸锰的球形混合物(NixMn1-xCO3，0＜x＜1/3)，然后采用高温分段焙烧的方法得到所制备的锂离子电池负极用中空多孔球形混合氧化物。
发明内容
本发明的目的在于提供一种比容量高、循环稳定性好的NiMnO3/MnCo2S4锂离子电池负极复合材料的制备方法。
一种锂离子电池负极材料NiMnO3/MnCo2S4复合材料的制备方法：
(1)将N,N-二甲基甲酰胺和乙二醇混合均匀，接着将可溶性镍盐、锰盐和间苯二甲酸依次加入混合溶剂中，超声混合均匀；
(2)将步骤(1)中的混合溶液转移至高压反应釜中，180-200℃下溶剂热反应12-24h，随后将产物洗涤多次，并在300-400℃下热处理1-2h，得到花状NiMnO3；
(3)将NiMnO3溶于乙醇中，搅拌均匀，接着加入可溶性的锰盐、钴盐、硫脲超声混合均匀，再加入乙酰丙酮，超声混合均匀后转移到高压反应釜中，在200～220℃条件下反应6～12h；采用乙醇和去离子洗涤多次，得到NiMnO3/MnCo2S4复合材料；
优选的，镍盐、钴盐以及锰盐为硝酸盐；
优选的，N,N-二甲基甲酰胺和乙二醇体积比为1：(2-3)；
优选的，花状NiMnO3粒径为300-500nm；
有益效果:
本申请通过溶剂热法调控溶剂比例，并引入间苯二甲酸制备得到高比表面积、高孔隙率的NiMnO3，将其作为锂离子电池负极活性材料能够有效缓解充放电过程中活性物质的体积膨胀效应，为锂离子嵌脱提供充足空间，具有优异的结构稳定性，将其与MnCo2S4复合，保证了纳米级别的MnCo2S4高度分散于花状结构空隙中，不仅改善了电极材料导电性，并且能够发生更多的氧化还原反应，充分利用双金属氧化物和双金属硫化物的优势协同提高锂离子电池充放电性能。
附图说明
图1为本申请NiMnO3的SEM图；
图2为本申请的性能对比图。
具体实施方式
实施例1
(1)将20mlN,N-二甲基甲酰胺和30ml乙二醇混合均匀，接着将10mol的硝酸锰和10mol的硝酸镍和30mg的间苯二甲酸依次加入混合溶剂中，超声混合均匀；
(2)将步骤(1)中的混合溶液转移至高压反应釜中，180℃下溶剂热反应12h，随后将产物洗涤3次，并在350℃下热处理2h，得到花状NiMnO3；
(3)将NiMnO3溶于80ml乙醇中，搅拌均匀，接着加入8mmol的硝酸钴，4mmol的硝水热酸锰以及20mmol的硫脲超声混合均匀，再加入18mg乙酰丙酮，超声混合均匀后转移到反应釜中，在200℃条件下反应6h；采用乙醇和去离子洗涤多次，得到NiMnO3/MnCo2S4复合材料。
对比例1
(1)将20mlN,N-二甲基甲酰胺和30ml乙二醇混合均匀，接着将10mol的硝酸锰和10mol的硝酸镍和30mg的间苯二甲酸依次加入混合溶剂中，超声混合均匀；
(2)将步骤(1)中的混合溶液转移至高压反应釜中，180℃下溶剂热反应12h，随后将产物洗涤3次，并在350℃下热处理2h，得到花状NiMnO3。
对比例2
在80ml乙醇中加入8mmol的硝酸钴，4mmol的硝酸锰以及20mmol的硫脲超声混合均匀，再加入18mg乙酰丙酮，超声混合均匀后转移到高压反应釜中，在200℃条件下反应6h；采用乙醇和去离子洗涤多次，得到MnCo2S4复合材料。
将实施例1、对比例1-2制备得到的负极材料与炭黑、PVDF以质量比8:1:1混合成浆料并涂覆集流体形成负极片，以金属锂片为对电极，PP为隔膜，1mol/L六氟磷酸锂，体积比为1:2的碳酸乙烯酯与碳酸二甲酯为电解液组装扣式电池，并测试其性能，结果如图2。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求等同物限定。

Claims (4)

1.一种锂离子电池负极材料NiMnO3/MnCo2S4复合材料的制备方法：
(1)将N,N-二甲基甲酰胺和乙二醇混合均匀，接着将摩尔比为1:1的可溶性镍盐、锰盐和间苯二甲酸依次加入混合溶剂中，超声混合均匀；
(2)将步骤(1)中的混合溶液转移至高压反应釜中，180-200℃下溶剂热反应12-24h，随后将产物洗涤多次，并在300-400℃下热处理1-2h，得到花状NiMnO3；
(3)将NiMnO3溶于乙醇中，搅拌均匀，接着加入可溶性的锰盐，钴盐、硫脲超声混合均匀，再加入乙酰丙酮，超声混合均匀后转移到高压反应釜中，在200～220℃条件下反应6～12h；采用乙醇和去离子洗涤多次，得到NiMnO3/MnCo2S4。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极材料NiMnO3/MnCo2S4复合材料的制备方法，镍盐、钴盐以及锰盐为硝酸盐。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极材料NiMnO3/MnCo2S4复合材料的制备方法，N,N-二甲基甲酰胺和乙二醇体积比为1：(2-3)。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极材料NiMnO3/MnCo2S4复合材料的制备方法，花状NiMnO3粒径为300-500nm。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116102088A (zh) * 2022-11-30 2023-05-12 四川兴储能源科技有限公司 一种片层钠离子电池负极材料及其制备方法

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