一种碳包覆氧化物电极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氧化物电极材料/C复合材料及其制备方法，该复合材料是由碳层包覆氧化物电极材料构成，其合成方法是以碳源和氧化物为原料，通过固相法合成具有优异性能的碳包覆氧化物电极材料。该制备方法包覆均匀，简单易行，产率较高，而且成本较低。通过该方法，氧化物电极材料的导电性有明显的增加，环境稳定性也有明显的提高。

A carbon-coated oxide electrode material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种碳包覆氧化物电极材料及其制备方法
本专利技术涉及一种电池电极材料，特别涉及一种碳包覆氧化物电极材料和固相合成氧化物电极材料/C复合材料的方法，属于材料合成和电化学领域。
技术介绍
资源短缺、环境破坏是人类21世纪所面临的两个严峻的挑战，随着世界经济的持续发展，能被人类开发和利用的资源日益减少，生态环境也逐渐恶化中。所以，人们越来越关注新能源的开发和利用。探索清洁无污染的新能源和新能源材料已经成为社会可持续发展的重要战略选择。太阳能、风能、核能等能源被逐渐地开发利用，为了能充放开发和利用这些新能源，也急需发展与其相匹配的高性能储能装置。目前，金属氧化物以其具有高容量、低成本、适合商业化发展，得到了人们的广泛关注。但是金属氧化物电极材料也存在诸如在充放电过程中，体积变化较大，而且电阻率较大，使得电池倍率性能较差，限制了其不能进行很好的快速充放电。
技术实现思路
针对现有金属氧化物电极材料存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种导电性良好的碳包覆氧化物电极材料。本专利技术的另一目的在于提供一种简单易行，产率较高和成本较低的合成方法。为实现上述技术目的，本专利技术提供了一种碳包覆氧化物电极材料及其制备方法。碳包覆氧化物电极材料由碳包覆氧化物电极材料复合而成。本专利技术的技术方案通过将将氧化物电极材料和碳源球磨混合后，置于保护气氛中，烧结，即得到复合材料。优选的方案，氧化物电极材料包括锰的氧化物、钛的氧化物、铁的氧化物、镍的氧化物、钴的氧化物、钼的氧化物和钒的氧化物其中至少一种。较优选的方案，氧化物电极材料具有纳米或微米结构。较优选的方案，将氧化物电极材料和碳源球磨混合后，置于保护气氛中，升温至600～1500℃烧结，即得到复合材料。优选的方案，所述碳源的用量为生成的氧化物电极材料/C复合材料质量的3％～100％。优选的方案，所述的碳源包括葡萄糖、淀粉、蔗糖、柠檬酸、聚乙烯醇、聚丙烯腈、石墨、导电炭黑、活性炭、碳纳米管、碳纤维、石墨烯中至少一种。优选的方案，所述球磨的条件为：球料质量比为8～50:1；主机转速为500～1600r/min，球磨时间为1～48h。优选的方案，所述的球磨在有机溶剂介质中进行，更优选为乙醇、丙酮、异丙胺、乙二醇其中至少一种。有机溶剂使得固体具有更好的润湿性，提高球磨混合效果，从而获得纯度更好的产物。优选的方案，氧化物电极材料和碳源在有机介质中球磨混合后，置于60～120℃温度下干燥，更优选置于80～100℃温度下干燥。优选的方案，保护气氛包括氮气、氩气或其混合气体。在600～1500℃烧结的时间为1～24h，升温速率为2～20℃/min。更优选的方案，在800～1000℃烧结的时间为1～24h，升温速率为2～5℃/min。优选的方案，在600～1500℃烧结的时间为1～24h，升温速率为2～20℃/min。与现有技术相比，本专利技术的技术方案带来的有益技术效果：本专利技术的碳包覆氧化物电极材料具有良好的导电性，在电池充放电过程中能降低氧化物的体积变化，提高电池倍率性能和快速充放电能力。本专利技术通过简单的固相合成法合成碳包覆氧化物电极材料，该制备方法包覆均匀，简单易行，产率较高，而且成本较低。附图说明图1是本专利技术实施例1制备的氧化物电极材料/C的扫描电镜图。图2是本专利技术实施例2制备的氧化物电极材料/C的扫描电镜图。图3是本专利技术实施例3制备的氧化物电极材料/C的扫描电镜图。图4是本专利技术实施例4制备的氧化物电极材料/C的扫描电镜图。图5是本专利技术实施例5制备的氧化物电极材料/C的扫描电镜图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明，但是本专利技术的保护范围并不局限于此。实施例1将二氧化锰和导电炭黑以9:1的质量比混合，加入乙醇作为有机溶剂，球料质量比为10:1，主机转速为1000r/min，球磨5h后，然后置于80℃温度下干燥。将所得物料置于气氛炉中，以5℃/min的升温速率在氩气环境下900℃下烧结10h，得到二氧化锰/C复合材料。经过碳包覆后的二氧化锰氧化物晶行良好，材料主体粒径为50～100nm，且分布均匀。(图1)实施例2将二氧化锰和1500目膨胀石墨粉以8:1的质量比混合，加入异丙胺作为有机溶剂，球料质量比为10:1，主机转速为700r/min，球磨10h后，然后置于80℃温度下干燥。将所得物料置于气氛炉中，以5℃/min的升温速率在氩气环境下1000℃下烧结10h，得到二氧化锰/C复合材料。经过碳包覆后的二氧化锰氧化物晶行良好，主体粒径为50～100nm和0.5～0.8μm，且分布比较均匀。(图2)实施例3将二氧化锰和5000目膨胀石墨粉以9:1的质量比混合，加入丙酮作为有机溶剂，球料质量比为10:1，主机转速为500r/min，球磨2h后，然后置于80℃温度下干燥。将所得物料置于气氛炉中，以5℃/min的升温速率在氩气环境下1000℃下烧结10h，得到二氧化锰/C复合材料。经过碳包覆后的二氧化锰氧化物晶行良好，主体粒径为50～100nm，可见膨胀石墨的片层，且分布比较均匀。(图3)实施例4将二氧化锰和8000目膨胀石墨粉以7:1的质量比混合，加入乙醇作为有机溶剂，球料质量比为10:1，主机转速为1000r/min，球磨2h后，然后置于80℃温度下干燥。将所得物料置于气氛炉中，以5℃/min的升温速率在氩气环境下900℃下烧结5h，得到二氧化锰/C复合材料。经过碳包覆后的二氧化锰氧化物晶行良好，主体粒径为50～100nm和0.3～0.8μm，且分布比较均匀。(图4)实施例5将二氧化钛和导电碳黑以8:1的质量比混合，加入乙醇作为有机溶剂，球料质量比为10:1，主机转速为800r/min，球磨5h后，然后置于80℃温度下干燥。将所得物料置于气氛炉中，以5℃/min的升温速率在氩气环境下900℃下烧结5h，得到二氧化钛/C复合材料。经过碳包覆后的二氧化钛氧化物晶行良好，主体粒径约为100nm和0.5～2μm，且分布比较均匀。(图5)以上实施方式仅是用于解释权利要求书，本专利技术的保护范围并不局限于说明书。任何熟悉本
的技术人员在本专利技术披露的技术范围内，可轻易想到的变化或者替换，都包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳包覆氧化物电极材料及其制备方法，其特征在于：由碳包覆氧化物电极材料复合而成。

【技术特征摘要】
1.一种碳包覆氧化物电极材料及其制备方法，其特征在于：由碳包覆氧化物电极材料复合而成。2.根据权利要求1所述的碳包覆氧化物电极材料，其特征在于：氧化物电极材料包括锰的氧化物、钛的氧化物、铁的氧化物、镍的氧化物、钴的氧化物、钼的氧化物和钒的氧化物其中至少一种。3.根据权利要求1或2或3所述的氧化物电极材料，其特征在于：氧化物电极材料具有纳米或微米结构。4.根据权利要求1或2所述的氧化物电极材料/C复合材料的制备方法，其特征在于：将氧化物电极材料和碳源球磨混合后，置于保护气氛中，升温至600～1500℃烧结，即得到复合材料。5.根据权利要求4所述的氧化物电极材料/C复合材料的制备方法，其特征在于：所述碳源的用量为生成的氧化物电极材料/C复合材料质量的3％～100％。6.根据权利要求4或5所述的氧化物正极/C复合材料的制备方法，其特征在于：所述的碳源...

【专利技术属性】
技术研发人员：李爱军，黄杜斌，田波，姚俊超，高雪鑫，杨扬，
申请(专利权)人：北京金羽新能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11