本发明专利技术提供了一种超快合成的Mn1‑xCoxCO3/GO锂离子电池电极材料及其制备方法其特征在于，按重量份数计算，其制备所用原料包含：锰盐28～36份；钴盐4～12份；沉淀剂90～145份；去离子水25份；石墨烯8份；乙醇8份；通过微波水热的方法将一种单相结混合过渡金属碳化物和石墨烯复合，由此制备的负极材料上具有丰富的孔道结构，这种结构特点可以缩短锂离子的扩散路径，增加活性材料的储锂活性位置。本发明专利技术形貌均一、粒径较小，能量密度高，循环性能优异，耗时短，且工艺简单、操作方便，可广泛应用于锂离子电池电极材料技术领域。
【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池电极材料及制备方法
本专利技术具体涉及一种超快合成的Mn1-xCoxCO3/GO锂离子电池电极材料及其制备方法，属于锂离子电池电极材料
技术介绍
锂离子电池是一种二次电池，在生产生活中有着广泛的应用。随着便携式器件的迅速发展，人们对于锂离子电池的容量、循环寿命以及倍率性能方面提出了更高的要求，而目前商业化的锂离子电池主要采用石墨类负极材料，其较低的比容量(372mAh/g)极大地限制了锂离子电池的进一步发展。过渡金属碳酸盐较低的离子/电子传输速率和脱嵌锂过程中产生的体积膨胀会导致其较差的循环性能和倍率性能，将两种金属元素进行复合，形成具有单相结构的混合过渡金属碳酸盐(AxB1-xCO3,A,B＝Co,Ni,Zn,Mn,Fe)可以提高材料的储锂性能，但是其较低的循环寿命仍无法满足人们的需求，将混合过渡金属碳酸盐设计成多孔的微球或微粒结构，并将其与石墨烯进行复合是解决上述问题的策略之一。此外，传统过渡金属碳酸盐的合成方法主要采用水热法，制备时间较长，通常需要12h以上，时间和能量利用率较低。本文采用微波水热的方法来完成只需要半小时，相比传统的方法更加快捷高效，因此发展一种成本低、制备快捷、性能高的锂离子电池负极材料具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：传统的过渡金属碳酸盐在合成方法以及时间和能量利用率较低等技术问题，以及锂离子电池现有循环寿命以及倍率性能方面的不足等问题。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种锂离子电池电极材料，其特征在于，原料包括按重量份数计的以下组分：优选地，所述的锰盐为硫酸锰四水合物、乙酸锰四水合物、氯化锰四水合物和硝酸锰四水合物中的任意一种或两种以上。优选地，所述的钴盐为硫酸钴七水合物、乙酸钴四水合物、氯化钴六水合物和硝酸钴六水合物中的任意一种或两种以上。优选地，所述的沉淀剂为碳酸二甲酯、草酸二甲酯和尿素中的任意一种或两种以上。本专利技术还提供了上述锂离子电池电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)：将锰盐和钴盐加入到去离子水中，通过不断搅拌得到澄清的溶液，随后，将该溶液与氧化石墨烯悬浮液超声混合，混合均匀后，加入沉淀剂；步骤2)：将步骤1)所得溶液转移到反应容器后密封，放入微波水热机中，200℃下保温30min，自然冷却后，用去离子水漂洗2次，乙醇漂洗1次，最后真空干燥，得到Mn1-xCoxCO3/GO锂离子电池电极材料。优选地，所述步骤1)中氧化石墨烯悬浮液的浓度为1mg/mL。优选地，所述步骤2)中微波水热机填充的体积分数为50％。优选地，所述步骤2)中真空干燥的工艺参数为：80℃，12h。与现有技术相比，本技术的有益效果是：本专利技术使用的各种原料，市场上有大量资源，原料易得，且原料配方易于控制，可以用于工业化生产。本专利技术利用微波形成均匀的热场增加了颗粒间的碰撞，且调控了生长的过程使生成材料的形貌均一。用微波水热法取代了不均匀的电阻热的普通水热法，且对设备要求简单，工艺可控性强，反应周期更短，成本较低，节约了能源并且提高了时间效率。本专利技术采用一种单相结混合过渡金属碳化物和石墨烯复合作为负极材料，MnxCo1-xCO3微米颗粒呈现为单相结构，并均匀地分散于三维石墨烯网络中。石墨烯的加入可以提高电极材料的电子传输速率，同时可以缓冲MnxCo1-xCO3/GO在充放电过程中的体积变化，维持结构稳定性。同时，将MnxCo1-xCO3/GO设计为更加丰富的孔道结构，这种结构特点可以缩短锂离子的扩散路径，增加活性材料的储锂活性位置，从而有效地提升电池电化学性能。本专利技术简单易行、绿色环保，制备的MnxCo1-xCO3/GO锂离子电池电极材料其粒径为1～2μm，比表面积高达14.60～16.77m2/g。在普通循环下有757～1156mAh/g的较高的初始放电容量，并且在10C(200mA/g)下循环100圈后还有519.9～659.9mAh/g的较高比容量。附图说明图1为Mn0.8Co0.2CO3/GO的扫描电子显微镜图像；图2为Mn0.8Co0.2CO3/GO的扫描电子显微镜图像；图3、4为Mn0.8Co0.2CO3/GO的透射电子显微镜图像；图5为Mn0.9Co0.1CO3/GO的扫描电子显微镜图像。具体实施方式为使本专利技术更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。实施例1一种超快合成的Mn1-xCoxCO3/GO锂离子电池电极材料及其制备方法，制备过程所用的原料，按重量份数计算，其制备所用原料包含：(1)将乙酸锰四水合物和乙酸钴四水合物加入到去离子水中，通过不断搅拌得到澄清的溶液。随后，将上述溶液与氧化石墨烯悬浮液(1mg/mL)超声混合，混合均匀后，加入碳酸二甲酯。(2)将步骤(1)所得溶液转移到反应容器后密封，放入微波水热机(WX-6000)中，200℃下保温30min，自然冷却后，去离子水漂洗2次，乙醇漂洗1次。最后80℃下真空烘箱干燥12h，制备结束。制备的Mn0.8Co0.2CO3/GO锂离子电池负极材料如图1-4所示，其粒径为1.52μm，比表面积为16.77m2/g。在普通循环下有757mAh/g的初始放电容量，并且在10C(200mA/g)下循环100圈后还有659.9mAh/g的较高比容量。实施例2一种超快合成的Mn1-xCoxCO3/GO锂离子电池电极材料及其制备方法，制备过程所用的原料，按重量份数计算，其制备所用原料包含：(1)将乙酸锰四水合物和乙酸钴四水合物加入到去离子水中，通过不断搅拌得到澄清的溶液。随后，将上述溶液与氧化石墨烯悬浮液(1mg/mL)超声混合，混合均匀后，加入碳酸二甲酯。(2)将步骤(1)所得溶液转移到反应容器后密封，放入微波水热机(WX-6000)中，200℃下保温30min，自然冷却后，去离子水漂洗2次，乙醇漂洗1次。最后80℃下真空烘箱干燥12h，制备结束。制备的Mn0.9Co0.1CO3/GO锂离子电池负极材料其粒径为1.45μm，比表面积为15.28m2/g。在普通循环下有803mAh/g的初始放电容量，并且在10C(200mA/g)下循环100圈后还有635.4mAh/g的较高比容量。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种锂离子电池电极材料，其特征在于，原料包括按重量份数计的以下组分：/n
【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池电极材料，其特征在于，原料包括按重量份数计的以下组分：
2.如权利要求1所述的锂离子电池电极材料，其特征在于，所述的锰盐为硫酸锰四水合物、乙酸锰四水合物、氯化锰四水合物和硝酸锰四水合物中的任意一种或两种以上。
3.如权利要求1所述的锂离子电池电极材料，其特征在于，所述的钴盐为硫酸钴七水合物、乙酸钴四水合物、氯化钴六水合物和硝酸钴六水合物中的任意一种或两种以上。
4.如权利要求1所述的锂离子电池电极材料，其特征在于，所述的沉淀剂为碳酸二甲酯、草酸二甲酯和尿素中的任意一种或两种以上。
5.权利要求1-4任意一项所述的锂离子电池电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：将锰盐和钴盐加入...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾润萍，段延捷，黄志雄，徐小威，史继超，吴丹丹，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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