[发明专利]一种三金属蛋黄壳结构材料及其制备方法与应用

说明书

本发明属于新材料技术领域，涉及锂离子电池负极材料，具体涉及一种三金属蛋黄壳结构材料及其制备方法与应用，由Mn_0.5Zn_0.5Co₂O₄与碳复合形成纳米颗粒，Mn_0.5Zn_0.5Co₂O₄的表面由碳层包覆，Mn_0.5Zn_0.5Co₂O₄为蛋黄壳结构；其制备方法为：向甘油和异丙醇的混合溶剂中加入锰盐、锌盐和钴盐进行溶剂热反应获得含有Zn、Co、Mn的前驱体，将前驱体在空气氛围下进行煅烧获得三金属核壳结构Mn_0.5Zn_0.5Co₂O₄，将三金属核壳结构Mn_0.5Zn_0.5Co₂O₄表面包覆多巴胺，然后在惰性气氛下进行煅烧，即得。本发明提供的三金属蛋黄壳结构材料可以作为高性能的先进负极材料。

技术领域

本发明属于新材料技术领域，涉及锂离子电池负极材料，具体涉及一种三金属蛋黄壳结构材料及其制备方法与应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

将金属氧化物制成蛋黄壳结构能够解决金属氧化物锂化膨胀的问题，然而，据发明人研究了解，目前蛋黄壳结构金属氧化物的合成主要集中在硬模板和软模版，制备过程比较繁琐，而且需要消耗大量原料。

同时，发明人还发现，目前金属氧化物的合成主要集中在单一金属和双金属，多金属的协同作用无法得到有效的利用。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种三金属蛋黄壳结构材料及其制备方法与应用，在充分利用三金属氧化物协同效应的同时，得到形貌可控并且具有高性能的先进负极材料。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一方面，一种三金属蛋黄壳结构材料，由Mn_0.5Zn_0.5Co₂O₄与碳复合形成纳米颗粒，Mn_0.5Zn_0.5Co₂O₄的表面由碳层包覆，Mn_0.5Zn_0.5Co₂O₄为蛋黄壳结构。

本发明将Zn、Mn按照比例进行投料，形成三金属Mn_0.5Zn_0.5Co₂O₄/C，不仅使得材料的化学元素组成丰富，而且由于Mn、Zn具有的多种氧化态，使得合成后的材料的离子组成更为复杂，形成了丰富的缺陷位点，同时Zn、Co、Mn协同作用，从而使得Mn_0.5Zn_0.5Co₂O₄/C材料具有优异的电化学性能。其次，本发明合成的材料为蛋黄壳结构，蛋黄壳结构可以提供较大的比表面积和孔隙率，能够有效的缓冲Li⁺在嵌入/脱出过程中的体积膨胀，此外，蛋黄壳结构可以缩短Li⁺的扩散路径，加快电解液的渗透。