[发明专利]一种Mxene包覆的复合电极材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种Mxene包覆的复合电极材料及其制备方法，所述方法包括如下步骤：(1)将电极材料加入到溶剂中，搅拌均匀，再加入Mxene，搅拌得均匀的混合溶液。(2)将所得混合溶液通过喷雾干燥机喷雾造粒，得到Mxene包覆的电极材料粉末。(3)所得复合电极材料粉末在惰性气体保护下烧结，冷却即可。本发明采用喷雾干燥法使Mxene包覆电极材料，Mxene能够起到阻隔电解液与电极材料接触，降低离子在电解液中溶解和自放电效应的作用。而且Mxene均匀分布在电极材料颗粒间，能够减小电极材料颗粒间的空隙，增强电极材料的导电性。该方法操作简单、成本低廉，可以提高生产效率。

技术领域

本发明涉及化学电池领域，尤其涉及一种Mxene包覆的电极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池是新一代的绿色高能电池，具有工作电压高、重量轻、体积比能量高、无环境污染等优点，是现代通讯、IT和便携式电子产品的理想化学电源，也是未来电动汽车优选的动力电源，具有广阔的应用前景和巨大的经济效益。

在锂离子电池的组成中，电极材料是决定其安全性能、电化学性能以及未来发展方向的重要因素。在目前商品化的锂离子电池中，正极材料主要采用的是钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、三元材料等，负极材料主要使用石墨、硅等。但是这些电极材料在使用中都存在以下一些问题：(1)导电性和表面活性较低；(2)与电解液直接接触反应剧烈，电极材料溶于电解液使电极材料遭到破坏；(3)电解液与电极材料在固液层面上发生反应形成一层钝化膜，由于膜层组分复杂，结构和电化学稳定性差，且容易使电极材料产生自放电现象等问题，严重影响了电极材料的性能。

Mxene即二维过渡金属碳化物或碳氮化物，具有和石墨烯类似的结构。目前，Mxene主要通过HF酸或盐酸和氟化物的混合溶液将MAX相中结合较弱的A位元素(如Al原子)抽出而得到。它具有石墨烯高比表面积、高电导率的特点，又具备组分灵活可调，最小纳米层厚可控等优势，并且具有良好的导电性，低的离子扩散阻力，已在储能、吸附、传感器、导电填充剂等领域展现出巨大的潜力。

用Mxene包覆可以有效地提高电极导电性、改善活性材料的表面化学、保护电极避免其直接接触电解液，从而可得到更好的循环寿命。Mxene包覆与纳米技术相结合，可提供更好的导电性、更快的锂离子扩散速度，从而得到更好的倍率性能，因此，对电极材料的研究具有十分重要的意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种Mxene包覆的复合电极材料及其制备方法。

本发明的目的之一在于提供一种Mxene包覆的复合电极材料，其作为锂离子电池的电极材料，具有更好的导电性、更快的锂离子扩散速度和更好的倍率性能，从而提高锂离子电池库伦效率，提高大电流充放电性能。

本发明的目的之二在于提供一种Mxene包覆的复合电极材料的制备方法，该制备方法工艺简单，耗时短，生产效率高，成本低。

为实现上述技术目的，本发明将电极材料和Mxene在溶剂中混合均匀后，利用喷雾干燥法制得纳米级Mxene包覆的复合电极材料。

具体地，本发明的技术方案如下：

一种Mxene包覆的复合电极材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将电极材料加入到溶剂中，搅拌均匀，再加入Mxene，搅拌得均匀的混合溶液。

(2)将所得混合溶液通过喷雾干燥机喷雾造粒，得到Mxene包覆的电极材料粉末。

(3)所得复合电极材料粉末在惰性气体保护下烧结，冷却即可。

进一步地，一种Mxene包覆的复合电极材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将1份电极材料加入到1-5份溶剂中，搅拌均匀，再加入0.01-0.05份Mxene，搅拌得均匀的混合溶液。