[发明专利]一种锰/硒氧化物储能材料的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种锰/硒氧化物储能材料的制备方法及应用，用共沉淀法将氢氧化钠和碳酸钠的混合溶液加入氯化锰溶液中，滴加至混合溶液呈碱性；然后在25‑100℃老化6‑48h；将沉淀物洗涤，烘干并碾碎；再在有氧气氛下以3‑10℃/min的升温速率升温至500‑1000℃，在该温度下锻烧30‑120min，碾磨过筛制得锰氧化物材料；取硒粉与锰氧化物材料质量比为3‑1:1，在500‑800℃条件下负压热处理0.5‑2h，冷却后碾磨过筛。本发明先在不同的倍率下充放电循环70次，然后在3A/g的大电流密度下再经过560次充放电循环后仍具有1007mAh/g的放电比容量，可作为锂离子电池负极材料。

技术领域

本发明属于新材料领域，具体涉及一种锰/硒氧化物储能材料的制备方法及其应用。

背景技术

目前商业化应用的石墨基锂离子电池负极材料质量比容量较低，且大电流充放电过程中容易产生枝晶锂而引发安全问题，因此急需研发能够取代石墨基的安全性能好、质量比容量高且价格低廉的锂离子电池负极材料。锰的氧化物具有较高的理论质量比容量电压迟滞效应小，自然界中含量高及环境友好，有望替代石墨成为锂离子电池的新型负极材料。然而，由于其电子传导率及锂离子扩散速率较低，且充放电过程中体积变化较大，导致电极材料的粉化，使得容量快速衰减，循环性能及倍率性能较差，这些缺点制约了锰氧化物在锂离子电池负极材料领域中的应用。针对锰氧化物的上述不足，对锰氧化物进行改性，以提高材料的导电性和锂离子在材料中的扩散速率，减缓材料因体积变化造成的粉化现象，达到提升电化学性能的目的。

发明内容

本发明提供一种锰/硒氧化物储能材料的制备方法及其应用，旨在一定程度上解决现有技术中锰单相氧化物用作储能材料时循环稳定性差、倍率性能差等技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种锰/硒氧化物储能材料的制备方法，采用共沉淀法将氢氧化钠和碳酸钠的混合溶液逐滴加入氯化锰溶液中，所述氯化锰溶液中氯化锰的浓度为0.05-1mol/L，氢氧化钠和碳酸钠的混合溶液中氢氧化钠的浓度为0.1-1mol/L，碳酸钠的浓度为0.04-0.4mol/L，氢氧化钠和碳酸钠的混合溶液滴加至整体混合溶液呈碱性，滴加完毕后搅拌5-30min；然后在25-100℃条件下老化6-48h；将沉淀物洗涤，烘干并碾碎；然后在有氧气氛下以3-10℃/min的升温速率升温至500-1000℃，且维持在500-1000℃，锻烧时间在30-120min，碾磨过筛制得锰氧化物材料；取硒粉与锰氧化物材料质量比为3-1:1，置于瓷舟的两端并用同样大小的瓷舟将其盖住，在500-800℃条件下负压热处理0.5-2h，冷却后碾磨过筛即得锰/硒氧化物储能材料。在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

优选的，所述硒粉与锰氧化物材料的质量比为2-1:1。

具体的，所述的滴加至混合溶液呈碱性是指将混合液的碱性调节至pH值为8-9。

具体的，所述搅拌处理的时间为5-15min。搅拌时为慢速搅拌，通常为20-100转/分。

优选的，所述老化温度为80-90℃。

优选的，所述老化时间为24-36h。

优选的，所述有氧气氛下升温锻烧是指在有氧气氛下以3-5℃/min的升温速度升温至700-900℃，且维持在700-900℃的锻烧时间为60-120min。

优选的，所述负压热处理温度为600-700℃。

优选的，所述锰氧化物与硒粉负压热处理时间为1-2h。

另外，本发明还提供了上述储能材料的应用，具体为，用作锂离子电池负极材料，在1A/g条件下，300次循环后放电比容量为1122mAh/g。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)锰元素在自然界储量丰富、毒性小、环境污染小、价格低廉。