本发明专利技术提供了一种锂离子电池负极材料二氟化锰与石墨纳米复合物的制备方法。它以硝酸锰和氟化铵溶液为锰源和氟源，并加入聚乙二醇２０００为表面活性剂；在常温条件下将二者混合搅拌产生白色沉淀；将此沉淀在管式炉中通入氩气以隔绝空气的情况下经煅烧即可得到二氟化锰粉末。使用本发明专利技术方法制备的二氟化锰具有大小均匀的纳米颗粒组成的立方块状结构。以该立方体状二氟化锰与石墨混合球磨得到的纳米复合物为锂离子电池负极，表现出较好的循环性能。本发明专利技术方法制备条件温和，设备简单，操作安全易行，合成产物纯度较高，性质稳定。充放电测试具有良好的电化学性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，二氟化 锰呈微米级的立方体状，此立方体状由纳米颗粒组成。
技术介绍
锂离子电池于上个世纪90年代开始蓬勃发展。随着人们生活水平的提高，便携 式电子产品、电动自行车以及微型计算机的大量普及，人们对质量轻，体积小，能量密度大， 使用寿命长的绿色电源要求越来越多，锂离子电池以其无以比拟的优点成为研究的热点。 氟材料用于锂离子电池已有很长时间，例如将氟化物盐用作电解液(LiPF6)，有机氟化物作 为粘结剂(PTFE)以及(CFx)n作为正极材料等，还有为了改善商业用的碳素负极材料由于 电极电压过高，电压滞后等造成的电化学性能不理想的情况，用氟对石墨表面进行氟化处 理。此外，将金属氟化物作为电极材料时，它不但可以进行锂离子的脱嵌反应，还可以通过 与锂进行化学转换反应来贮存能量，其放出的容量远高于脱嵌反应，因而近几年得到广泛 研究。Naoko YamakawaQ. Am. Chem. Soc. 2009,131,10525)等对 FeF3 的充放电过程进行了 详细的探讨，证实了这一结论在诸多金属氟化物电极材料中，过渡金属氟化物由于相对分 子质量比较低，比容量相对高，是比较值得研究的锂离子电池电极材料。近几年来，国外的 Amatucci课题组，Maier课题组，Tarascon课题组和复旦大学傅正文教授课题组都对其进 行了研究。对于二氟化锰负极材料，傅正文教授(无机材料学报，2010，25，14 等用激光脉 冲沉积的方法将其制备，并对其的电化学性能进行了研究和分析，在首周循环中，其不可逆 容量衰减较大，在随后的过程中，循环稳定性较好。在中国专利中，目前还没有二氟化锰做 电极材料的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池负极材料二氟化锰与石墨纳米复合物的 制备方法。本专利技术的，包括以下 步骤1、室温下将1. 2 4. 6mL质量分数为50%的硝酸锰溶液溶解到150mL无水乙醇中 配成无色溶液；2、向步骤1得到的溶液中加入2. O 4. Og聚乙二醇2000作为表面活性剂，搅拌 得到无色溶液；3、室温下将1. 8 7. 4g氟化铵溶解到150mL蒸馏水中，搅拌，得到无色溶液；4、在搅拌的情况下，将步骤3得到的溶液逐步滴加到步骤2得到的溶液中，这里用 的氟化铵是远远过量的，形成白色沉淀；将得到的白色沉淀离心洗涤，在80°C的真空干燥 箱内干燥，得到白色粉末；将得到的白色粉末在管式炉中煅烧，在通入氩气以隔绝空气的情况下，420°C烧1 4小时，得到二氟化锰粉末；5、将步骤4得到的二氟化锰粉末与石墨按质量比为1 1的比例混合，在通入氩 气的情况下，机械球磨4 6小时，得到锂离子电池负极材料二氟化锰与石墨纳米复合物。本专利技术的效果和优点1.采用本专利技术方法制备的二氟化锰与石墨纳米复合材料具有良好的充放电循环 性能和较高的比容量，在以100mA/g的电流密度下循环30周后可逆容量仍有330mAh/g。2.整个工艺过程简单安全，产率高。3.与之前合成二氟化锰电极材料相比，合成条件温和，设备简单，操作安全易行， 合成产物纯度较高，性质稳定。充放电测试具有良好的电化学性能。以下结合附图和实施例进一步对本专利技术进行说明。附图说明图1是实施例2所得的二氟化锰粉体的XRD衍射图。图2是实施例2所得的二氟化锰粉体的SEM图，图3是实施例2所得的二氟化锰粉体的9千倍放大的SEM图，图4是实施例2所得的二氟化锰粉体的8万倍放大的SEM图，从图2-4可见，制得的二氟化锰材料为有直径约IOOnm的小颗粒组成的立方体状 结构，该立方体边长约为3微米。图5是实施例2所得的二氟化锰与石墨纳米复合物粉体作为锂离子电池负极的 100mA/g的电池循环性能图。具体实施方式实施例1将1. 7mL的50%的硝酸锰溶液溶解到150mL无水乙醇中配成溶液，向该溶液中加 入3. Og聚乙二醇2000作为表面活性剂，搅拌溶解形成无色溶液，即为溶液(1)；将2.8g氟 化铵溶解在150mL的蒸馏水中配成无色溶液，即为溶液O)；在搅拌的情况下将溶液(2)逐 步滴加到溶液(1)中，形成白色沉淀；将得到的白色沉淀离心洗涤，在80°C的真空干燥箱 内干燥，得到白色粉末；将得到的白色粉末在管式炉中煅烧，在通入氩气以隔绝空气的情况 下，420°C烧2小时，得到二氟化锰粉末；将得到的二氟化锰粉末与石墨按质量比为1 1的 比例混合，在通入氩气的情况下，机械球磨6小时，得到锂离子电池负极材料二氟化锰与石 墨的纳米复合物。将制得的锂离子电池负极材料二氟化锰与石墨的纳米复合物材料与乙炔黑，聚四 氟乙烯(FTra)乳液按照80 10 10比例混合，加入异丙醇破乳成电极膏，将其擀成0. Imm 厚的电极膜，烘干后将电极膜压在泡沫镍集流体上，制成电极片。在充满干燥氩气的手套箱 中进行模拟电池的装配。将装配好的模拟电池在电池测试系统上测试，充放电电压范围为 3. 0 0. 3V,电流密度为100mA/g。实施例2将4. 4mL的50%的硝酸锰溶液溶解到150mL无水乙醇中配成溶液，向该溶液中 加入3. Og聚乙二醇2000作为表面活性剂，搅拌溶解形成无色溶液，即为溶液(1)；将5.6g氟化铵溶解在150mL的蒸馏水中配成无色溶液，即为溶液O)；在剧烈搅拌的情况下将溶 液(2)逐步滴加到溶液(1)中，形成白色沉淀；将得到的白色沉淀离心洗涤，在80°C的真空 干燥箱内干燥，得到白色粉末；将得到的白色粉末在管式炉中煅烧，在通入氩气以隔绝空气 的情况下，420°C烧2小时，得到二氟化锰粉末；将得到的二氟化锰粉末与石墨按质量比为 1 1的比例混合，在通入氩气的情况下，机械球磨4小时，得到锂离子电池负极材料二氟化 锰与石墨的纳米复合物。将制得的锂离子电池负极材料二氟化锰与石墨的纳米复合物材料与乙炔黑，聚四 氟乙烯(FTra)乳液按照80 10 10比例混合，加入异丙醇破乳成电极膏，将其擀成0. Imm 厚的电极膜，烘干后将电极膜压在泡沫镍集流体上，制成电极片。在充满干燥氩气的手套箱 中进行模拟电池的装配。将装配好的模拟电池在电池测试系统上测试，充放电电压范围为 3. 0 0. 3V，电流密度为100mA/g。二氟化锰与石墨纳米复合物粉体作为锂离子电池负极的 100mA/g的电池循环性能图见图5。所得的二氟化锰粉体的XRD衍射图见图1，二氟化锰粉体的SEM图见图2、图3、图 4，由图可见，制得的二氟化锰材料为有直径约IOOnm的小颗粒组成的立方体状结构，该立 方体边长约为3微米。实施例3将3. 5mL的50%的硝酸锰溶液溶解到150mL无水乙醇中配成溶液，向该溶液中加 入3. Og聚乙二醇2000作为表面活性剂，搅拌溶解形成无色溶液，即为溶液(1)；将3.3g氟 化铵溶解在150mL的蒸馏水只中配成无色溶液，即为溶液O)；在剧烈搅拌的情况下将溶 液(2)逐步滴加到溶液(1)中，形成白色沉淀；将得到的白色沉淀离心洗涤，在80°C的真空 干燥箱内干燥，得到白色粉末；将得到的白色粉末在管式炉中煅烧，在通入氩气以隔绝空气 的情况下，420°C烧4小时，得到二氟化锰粉末；将得到的二氟化锰粉末与石墨按质量比为 1 1的比例混合，在通入氩气的情况下，机械球磨5小时，得到锂离子电池负极材本文档来自技高网...
【技术保护点】
制备锂离子电池负极材料二氟化锰与石墨纳米复合物的方法，其特征在于包括以下步骤：１）室温下将１．２～４．６ｍＬ质量分数为５０％的硝酸锰溶液溶解到１５０ｍＬ无水乙醇中配成无色溶液；２）向步骤１）得到的溶液中加入２．０～４．０ｇ聚乙二醇２０００作为表面活性剂，搅拌得到无色溶液；３）室温下将１．８～７．４ｇ氟化铵溶解到１５０ｍＬ蒸馏水中，搅拌，得到无色溶液；４）在搅拌的情况下，将步骤３）得到的溶液逐步滴加到步骤２）得到的溶液中，用的氟化铵是远远过量的，形成白色沉淀；将得到的白色沉淀离心洗涤，在８０℃的真空干燥箱内干燥，得到白色粉末；将得到的白色粉末在管式炉中煅烧，在通入氩气以隔绝空气的情况下，４２０℃烧１～４小时，得到二氟化锰粉末；５）将步骤４）得到的二氟化锰粉末与石墨按质量比为１∶１的比例混合，在通入氩气的情况下，机械球磨４～６小时，得到锂电负极材料二氟化锰与石墨纳米复合物。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张礼知，尹佳，肖利芬，
申请(专利权)人：华中师范大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]
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