[发明专利]一种锂离子电池负极活性材料Mn

说明书

本发明公开了一种锂离子电池负极活性材料Mn_xFe_1‑xC₂O₄及其合成方法和应用。本发明采用水热或溶剂热法，制备出棒状结构的草酸锰。另外，本发明通过掺杂合适比例亚铁盐，采用相同方法得到对草酸锰改性后的一系列的具有不同形貌的草酸锰铁Mn_xFe_1‑xC₂O₄材料。通过在锂离子电池中应用中测试表明：将本发明合成的Mn_xFe_1‑xC₂O₄材料作为负极活性材料，相较纯相草酸锰，可逆比容量有明显提升；循环稳定性也明显提高。例如经过掺杂制备出的Mn_0.8Fe_0.2C₂O₄，能够显著提升锂离子电池容量，表现出了最优异的循环性能和倍率性能。因此，本发明的Mn_xFe_1‑xC₂O₄是一类有潜力的锂离子负极材料。

技术领域

本发明涉及新能源材料合成技术领域，具体涉及一种锂离子电池负极活性材料Mn_xFe_1-xC₂O₄合成方法和应用。

背景技术

锂离子电池(LIBs)在电动、混合动力汽车、智能电网、可再生能源等领域具有广泛的应用，一直以来，锂离子的电极材料是人们的研究的热点。

石墨作为商业使用的锂离子电池负极材料，具有较低的工作电压和稳定的循环容量，但随着对高能量、高功率密度LIBs的需求不断增加，石墨的低容量(理论容量＝372mAh·g^-1对应于LiC₆)和嵌脱锂性能动力学差已经成为制约实际应用的因素，难以满足对锂离子电池性能日益升高的需求。因此，人们正在努力开发具有高性能负极材料来替代工业石墨。

经过前人大量的研究发现，现今很多材料，如氟化物、氧化物、氮化物、磷化物和含氧酸盐可以作为具有良好的电化学性能的锂离子电池负极材料。其中，含氧酸盐中，草酸盐，比如草酸钴，草酸亚铁，草酸锰等，以其易于制备和成本低廉等优点，受到人们的广泛关注。其中草酸锰以其具有特定的化学计量组成和较小的晶粒尺寸受到研究者的注意。但在过去的研究中，制备草酸盐的方式一般采取反胶束法来制备，采用此方法制备的草酸盐容量偏低，循环稳定性较差。因而采用反胶束法制备的草酸锰，电化学性能较差，不适合做锂离子电池材料。

基于上述理由，特提出本申请。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题或缺陷，本发明的目的在于提供一种锂离子电池负极活性材料Mn_xFe_1-xC₂O₄合成方法和应用。本发明采用水热或溶剂热法制备草酸锰可以提高产品的结晶度，改善草酸锰的结构稳定性，容量较低这一情况。另外，本发明还将Fe²⁺离子掺杂进入草酸锰的晶格中，制备的混合草酸盐Mn_xFe_1-xC₂O₄可以明显提升草酸锰的容量和循环稳定性，制备的混合草酸盐具有较小的尺寸结构，能够提高材料与电解液的接触面积，缩短锂离子的扩散路径，具备更好的电化学性能。

为了实现本发明的上述第一个目的，本发明采用的技术方案如下：

一种锂离子电池负极活性材料Mn_xFe_1-xC₂O₄，其中：0.5≤x≤1。

进一步地，上述技术方案，所述Mn_xFe_1-xC₂O₄中，x值优选等于0.8。