[发明专利]一种制备柔性锂离子电池独立负极材料的方法

说明书

本发明公开一种制备柔性锂离子电池独立负极材料的方法，包括有以下步骤：（1）前驱体溶液的配置：将PAN溶解在DMF或DMAc中形成均匀溶液，其浓度为5wt%‑12wt%；然后将MnAc加入先前配置好的溶液中并搅拌20‑60min至分散均匀，MnAc的浓度为5‑10%；（2）静电纺丝；（3）预氧化和碳化参数：将初生纤维毡在N₂保护下于268‑280℃预氧化30‑120min，之后以3‑5℃/min的升温速率升温至600‑1200℃碳化1‑24h。通过利用本发明方法制备出具有在较高的电流密度下的高比容量以及较长的循环寿命等性能的柔性锂离子电池负极材料，并且经过裁剪之后能独立直接作为电极使用，无需其他添加剂，不用经过打浆、涂布等步骤。

技术领域

本发明涉及负极材料领域技术，尤其是指一种制备柔性锂离子电池独立负极材料的方法。

背景技术

锂离子电池是现在市面上应用最广泛的电池，具有较高的比容量和较长的循环寿命，但是作为商用锂离子电池负极材料的石墨的比容量较低（理论上仅有372mA·h·g^-1）。因此大量的研究一直集中在如何提高锂离子电池的负极材性能，使其具备较高的电流密度下的高比容量以及较长的循环寿命等性能。

过渡金属氧化物复合材料做为负极材料具有高比容量的优点，不但由于其原料丰富、成本较低、环保程度更高，在电动车和混合动力车等应用领域上潜力较大，而且得益于不同的氧化阶段它们的电荷转移的效率较佳。在众多过渡金属氧化物中，MnO还额外具有无毒、低转换电压等优点。然而在锂化及其逆过程中由于锂离子的嵌入和脱出会导致体积变化，因此导致了比容量的快速衰减，同时作为电极材料MnO也有着电导率差的缺陷。

申请号为CN201710620295.6的专利提出了一种氮掺杂碳包覆氧化锰锂离子电池复合负极材料的方法，也是制备的MnO/C的复合材料。但是其合成路线更复杂，并且不是通过静电纺丝技术制成了纤维组成的负极材料。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种制备柔性锂离子电池独立负极材料的方法，其能有效解决现有之MnO/C的复合材料合成路线复杂的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种制备柔性锂离子电池独立负极材料的方法，包括有以下步骤：

（1）前驱体溶液的配置：将PAN溶解在DMF或DMAc中形成均匀溶液，其浓度为5wt%-12wt%；然后将MnAc加入先前配置好的溶液中并搅拌20-60min至分散均匀，MnAc的浓度为5-10%；

（2）静电纺丝：控制出液量在0.5-1mL/h，相应电压为9-12kV，针头与接收装置之间的距离为13-20cm，由以上参数进行纺丝得到初生纤维毡；

（3）预氧化和碳化参数：将初生纤维毡在N₂保护下于268-280℃预氧化30-120min，之后以3-5℃/min的升温速率升温至600-1200℃碳化1-24h；最后得到MnO/CNF复合材料纳米纤维毡；经过裁剪之后作为锂离子电池独立电极使用。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：

通过利用本发明方法制备出具有在较高的电流密度下的高比容量以及较长的循环寿命等性能的柔性锂离子电池负极材料，并且经过裁剪之后能独立直接作为电极使用，无需其他添加剂，不用经过打浆、涂布等步骤。

具体实施方式

本发明揭示了一种制备柔性锂离子电池独立负极材料的方法，包括有以下步骤：

（1）前驱体溶液的配置：将PAN溶解在DMF或DMAc中形成均匀溶液，其浓度为5wt%-12wt%；然后将MnAc加入先前配置好的溶液中并搅拌20-60min至分散均匀，MnAc的浓度为5-10%。