[发明专利]一种制备N3-

说明书

一种制备N^3‑离子掺杂δ‑MnO₂锂离子电池负极材料的方法，包括以下步骤；步骤1：分别称取MnSO₄·H₂O和KMnO₄，溶于去离子水中；步骤2：称取CH₄N₂O，倒入步骤1的溶液中，将混合溶液放在磁力搅拌器上搅拌；步骤3：将步骤2中的溶液倒入高压反应釜中，加热；步骤4：将反应所得产物的上清液倒掉，再将所得沉淀放入离心管中，先用去离子水清洗，再用无水乙醇清洗，得到N^3‑离子掺杂的δ‑MnO₂纳米颗粒。本发明通过水热法合成了非金属离子N^3‑离子掺杂δ‑MnO₂的花球状颗粒。经过电化学性能测试，该材料作为锂电池负极材料具有良好的循环稳定性、在高电流密度下具有较高的充放电容量等良好的电化学性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池负极材料技术领域，特别涉及一种制备 N^3-离子掺杂δ-MnO₂锂离子电池负极材料的方法。

背景技术

锂离子电池因环境友好，使用寿命长，质量轻及制造方便等优点，已成为便携式电子设备及新能源汽车的基本电源。近年来，随着电子产品的迭代更新，人们对锂离子电池的能量密度、充放电速度和安全性能等提出了更高的要求。负极材料是锂离子电池的主要组成部分之一，对电池的性能有重要的影响。过渡金属氧化物 MnO₂因具有较高的理论比容量(～1230mAh g^-1)，制备工艺简单，储量丰富及环保等特点，被认为是一种具有发展前景的负极材料。

MnO₂晶体的基本结构单元为[MnO₆]八面体，根据[MnO₆]八面体结合方式的不同，MnO₂可分为一维的隧道结构(α-MnO₂、β- MnO₂、γ-MnO₂等)，二维的层状结构(δ-MnO₂)和三维的网状结构(λ-MnO₂)。其中，δ-MnO₂层间存在水分子和用于平衡电荷的 Na⁺或K⁺离子，层间距约为0.7nm。这种二维层状结构便于充放电过程Li⁺离子在电极材料中脱出和嵌入，但MnO₂较低的本征电子电导率限制了其可逆容量及高倍率性能的发挥。迄今为止，MnO₂电极材料的改性方法主要有纳米结构设计，复合导电剂和离子掺杂等。其中离子掺杂是一种通过在禁带引入杂质能级从而提高材料导电性能的有效手段。

近年来，众多研究学者致力于金属阳离子掺杂MnO₂电极的研究，而对于非金属离子掺杂MnO₂的研究却鲜有报道。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种制备 N^3-离子掺杂δ-MnO₂锂离子电池负极材料的方法，通过水热法制备出N^3-离子掺杂的δ-MnO₂纳米颗粒，所采用的制备工艺简单，且环境友好；所得产物纯度高，分散性好；在高电流密度下具有较高充放电容量且具有良好的循环稳定性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种制备N^3-离子掺杂δ-MnO₂锂离子电池负极材料的方法，包括以下步骤；

步骤1：分别称取MnSO₄·H₂O和KMnO₄，溶于去离子水中；

步骤2：称取CH₄N₂O，倒入步骤1的溶液中，将混合溶液放在磁力搅拌器上搅拌；