一种碳包覆尖晶石锰酸锂纳米复合材料及制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种碳包覆尖晶石锰酸锂纳米复合材料及其制备方法，通过高能球磨一步法，将微米级尖晶石锰酸锂粉碎成纳米级同时使碳材料均匀包覆于纳米颗粒表面。纳米颗粒的应用，缩短了材料在充放电过程中的离子扩散与传输路径；碳包覆在提高活性材料导电性的同时，也可避免锰酸锂正极与电解液直接接触，可大幅提高锂离子电池与混合型超级电容器的倍率性能与循环性能；由于包覆层已构成导电网络，后续应用中无需再额外添加导电剂。与传统制备方法相比，本发明专利技术极大地简化了复合材料的制备工艺，一步法制备得到性能优化的碳包覆尖晶石锰酸锂纳米复合材料。

Carbon coated spinel lithium manganese dioxide nanocomposite material and its preparation method and Application

The invention discloses a carbon coated spinel lithium manganese oxide nano composite material and its preparation method by high-energy ball milling method, the spinel lithium manganate micron grinding into nanometer carbon materials and evenly coated on the surface of nano particles. The application of nano particle materials, shorten the ion diffusion in the process of charging and discharging and transmission path; carbon coating in improving the conductivity of active materials at the same time, also can avoid the direct contact of cathode and electrolyte of lithium manganate, can greatly improve the rate performance and cycle performance of lithium ion batteries and hybrid supercapacitors; the coating layer have a conductive network, subsequent applications do not need to add additional conductive agent. Compared with the traditional preparation method, the invention greatly simplifies the preparation process of the composite material, and the carbon coated spinel lithium manganese oxide nanocomposite is optimized by one-step method.

【技术实现步骤摘要】
一种碳包覆尖晶石锰酸锂纳米复合材料及制备方法与应用
本专利技术涉及复合材料领域，尤其涉及一种锰酸锂碳纳米复合材料及其制备与应用。
技术介绍
进入21世纪，人类正面临能源危机和环境问题的严峻挑战，开发新能源(太阳能、风能、生物能、潮汐能、核能、地热)和可再生能源是解决环境污染和实现可持续发展的重要举措。作为一种重要的电子器件，能量存储器件扮演着很重要的角色。其中，锂离子电池、超级电容器以及由两者结合而成的混合型超级电容器成为最具潜力的储能器件。尖晶石锰酸锂LiMn2O4自然资源丰富，价格低廉，安全性高，易制备且无毒，已成为最具潜力的锂离子电池正极材料，并被广泛地商业化应用。尖晶石LiMn2O4属立方晶系，空间群为Fd3m，氧原子形成面心立方密堆积，占据空间点群的32e位；锰离子位于八面体16d位，八面体16c位空余；锂离子则位于四面体8a位，8a和16c位形成锂离子扩散的三维通道，有助于锂离子在晶格中发生快速地脱/嵌。锰酸锂相较其他类型正极材料具有更高的倍率性能，却仍然无法满足储能领域应用的需要；且在充放电过程中材料颗粒表面Mn3+的溶解导致尖晶石结构缺陷产生，使得容量衰减迅速、循环寿本文档来自技高网...

【技术保护点】
纳米级碳材料在球磨法制备碳包覆尖晶石锰酸锂纳米复合材料中的应用。

【技术特征摘要】
1.纳米级碳材料在球磨法制备碳包覆尖晶石锰酸锂纳米复合材料中的应用。2.一种碳包覆尖晶石锰酸锂纳米复合材料，其特征在于，所述复合材料由如下重量份数的原料组成：1-3份微米级锰酸锂、1份纳米级碳材料，所述锰酸锂与碳材料均匀包覆在一起。3.如权利要求2所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料的粒径为20nm～2000nm。4.如权利要求2所述的复合材料，其特征在于，所述锰酸锂包括球形、八面体型商业用尖晶石锰酸锂的一种或多种；或所述碳材料为导电炭黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、导电油墨中的一种或多种。5.一种碳包覆尖晶石锰酸锂纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括：将微米级锰酸锂、纳米级碳材料混合均匀、球磨，即得碳包覆尖晶石锰酸锂纳米复合材料。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述球磨的条件为：球料比9～10:1、转速...

【专利技术属性】
技术研发人员：慈立杰，陈丽娜，陈龙，张乐，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37