的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一種鋰離子電池負(fù)極材料瀝青基多孔炭/ZnMn2O4的制備方法，屬新材料制備技術(shù)的范疇，屬于炭素材料與電化學(xué)交叉的技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的特征是以量大價(jià)廉的石油瀝青為碳源，納米氧化鋅為模板，制備瀝青基多孔炭，洗滌烘干后加入六水合硝酸鋅和硝酸錳，低溫干燥后惰性氣體保護(hù)下煅燒，即得鋰離子電池瀝青基多孔炭/ZnMn2O4負(fù)極材料，該材料具有高的比電容和好的循環(huán)性，是一種應(yīng)用前景看好的鋰離子二次電池負(fù)極材料。
【背景技術(shù)】
[0002]相對(duì)于其他電池，鋰離子二次電池具有很多獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，如工作電壓高、應(yīng)用溫度范圍廣、自放電率低、無污染等，目前已廣泛應(yīng)用于便攜式通訊設(shè)備、相機(jī)、混合動(dòng)力汽車等電源，并在航天、小型醫(yī)療器械及軍用通訊等方面逐步替代傳統(tǒng)的電源。鋰離子電池負(fù)極材料的電化學(xué)性能是提升鋰電整體性能的關(guān)鍵因素之一。
[0003]鋅錳礦(ZnMn2O4)具有較高的理論比容量，其在鋰離子電池負(fù)極材料中的應(yīng)用是當(dāng)今研宄的熱點(diǎn)之一，但充放電過程中出現(xiàn)的積聚與坍塌限制了其廣泛應(yīng)用。對(duì)ZnMn2O4進(jìn)行改性，以提高其電化學(xué)性能成為鋰離子電池研宄領(lǐng)域的重要研宄方向之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]一種鋰離子電池負(fù)極材料瀝青基多孔炭/ZnMn2O4的制備方法，以量大價(jià)廉的石油瀝青為碳源，納米氧化鋅為模板，制備瀝青基多孔炭，洗滌烘干后加入六水合硝酸鋅和硝酸錳，低溫干燥后惰性氣體保護(hù)下煅燒，即得鋰離子電池瀝青基多孔炭/ZnMn2O4負(fù)極材料。其特征在于其制備的步驟和工藝條件如下:
[0005](I)稱取一定量的石油瀝青溶于10mL甲苯，再加入一定量納米氧化鋅，且m(納米氧化鋅):m(石油瀝青)=0.2?0.8，110°C下攪拌蒸干。
[0006](2)將蒸干后的混合物在700?800°C惰性氣體保護(hù)下焙燒lh，自然冷卻后用2M的鹽酸洗去納米氧化鋅模板，抽濾干燥。
[0007](3)所得的瀝青基多孔炭經(jīng)濃硝酸80°C預(yù)處理Ih后，加入一定量的六水合硝酸鋅和六水合硝酸猛，使Iii(ZnMn2O4)/m(瀝青基多孔炭+ZnMn2O4) = 0.3?0.7，60°C下干燥12h。
[0008](4)將烘干產(chǎn)物于350?500°C惰性氣體保護(hù)下焙燒I?3h。將產(chǎn)物研磨并用200目篩分后即得鋰離子電池負(fù)極材料瀝青基多孔炭/ΖηΜη204。
[0009]所制瀝青基多孔炭/ZnMn2O4用作鋰離子電池負(fù)極材料時(shí)，產(chǎn)品形貌好、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、放電容量高、循環(huán)性能好，是一種應(yīng)用前景非常好的鋰離子二次電池負(fù)極材料。
【附圖說明】
[0010]圖1是所得樣品的X射線衍射圖。
[0011]圖2是所得樣品與純ZnMn2O4的循環(huán)性能曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面將結(jié)合具體實(shí)施例來詳敘本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)。
[0013]實(shí)施例1
[0014]稱取2g石油瀝青溶于10mL甲苯中，按照質(zhì)量比m(納米氧化鋅):m(瀝青)=2:5稱取相應(yīng)量的氧化鋅并于110°C下攪拌蒸干。將蒸干后的混合物在800°C，氮?dú)獗Ｗo(hù)下焙燒lh，自然冷卻后用2M的鹽酸洗去納米氧化鋅模板，抽濾干燥。將所得的瀝青基多孔炭用濃硝酸于80°C預(yù)處理Ih后，按照Hi(ZnMn2O4)/m(瀝青基多孔炭+ZnMn2O4) = 0.3加入六水合硝酸鋅和硝酸錳，并于60°C下干燥12h。將烘干產(chǎn)物在400°C氮?dú)獗Ｗo(hù)下焙燒3h，產(chǎn)物經(jīng)研磨過200目篩后即得到鋰離子電池負(fù)極材料瀝青基多孔炭/ΖηΜη204。
[0015]實(shí)施例2
[0016]瀝青基多孔炭的制備同實(shí)施例1。將瀝青基多孔炭用濃硝酸于80°C預(yù)處理Ih后，按照Hi(ZnMn2O4)/m(瀝青基多孔炭+ZnMn2O4) = 0.5加入六水合硝酸鋅和硝酸猛。其余步驟與實(shí)例I相同，得到鋰離子電池瀝青基多孔炭/ZnMn2O4負(fù)極材料。
[0017]實(shí)施例3
[0018]瀝青基多孔炭的制備同實(shí)施例1。將瀝青基多孔炭用濃硝酸于80°C預(yù)處理Ih后，按照Hi(ZnMn2O4)/m(瀝青基多孔炭+ZnMn2O4) = 0.7加入六水合硝酸鋅和硝酸猛。其余步驟與實(shí)例I相同，得到鋰離子電池瀝青基多孔炭/ZnMn2O4負(fù)極材料。
[0019]對(duì)實(shí)施例1?3中合成的瀝青基多孔炭/ZnMn2O4進(jìn)行XRD分析，如圖1所示，鋅猛礦在復(fù)合材料中的質(zhì)量百分含量分別為30、50和70%時(shí)，對(duì)應(yīng)的衍射峰基本一致，各個(gè)衍射峰的衍射角也大體相同，圖中未發(fā)現(xiàn)明顯雜峰。
[0020]對(duì)合成的瀝青基多孔炭/ZnMn2O4負(fù)極材料做成電池，進(jìn)行恒流充放電測(cè)試。由圖2可得，相對(duì)于純的ZnMn2O4,瀝青基多孔炭/ZnMn2O4負(fù)極材料的比容量顯著提高。當(dāng)m(ZnMn204) /m(瀝青基多孔炭+ZnMn2O4) = 0.3時(shí)，循環(huán)30次后，容量保持在400mA hg4左右；當(dāng)m (ZnMn2O4)/m(瀝青基多孔炭+ZnMn2O4) = 0.7時(shí)，雖然首次放電達(dá)到1300mA hg4以上，但是容量很快衰減到了 600mA hg4以下；當(dāng)m(ZnMn 204)/m(瀝青基多孔炭+ZnMn2O4)=0.5時(shí)，瀝青基多孔炭/ZnMn2O4負(fù)極材料首次放電容量達(dá)到1400mA hg—1，循環(huán)30次后仍然保持在750mA hg—1以上，并且可逆性良好，具有非常好的綜合電化學(xué)性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鋰離子電池負(fù)極材料瀝青基多孔炭/ZnMn 204的制備方法，以量大價(jià)廉的石油瀝青為碳源，納米氧化鋅為模板，制備瀝青基多孔炭，洗滌烘干后加入六水合硝酸鋅和硝酸錳，低溫干燥后惰性氣體保護(hù)下煅燒，即得鋰離子電池瀝青基多孔炭/ZnMn2O4負(fù)極材料。其特征在于其制備的步驟和工藝條件如下: (1)稱取一定量的石油瀝青溶于10mL甲苯，再加入一定量納米氧化鋅，110°C下攪拌蒸干； (2)將蒸干后的混合物在700?800°C高溫、惰性氣體保護(hù)下焙燒，自然冷卻后用2M的鹽酸洗去納米氧化鋅模板，抽濾干燥； (3)所得的瀝青基多孔炭經(jīng)濃硝酸80°C預(yù)處理Ih后，加入一定量的六水合硝酸鋅和六水合硝酸錳，60°C下干燥12h ； (4)將烘干產(chǎn)物于350?500°C惰性氣體保護(hù)下焙燒I?3h。將產(chǎn)物研磨并用200目篩分后即得鋰離子電池負(fù)極材料瀝青基多孔炭/ΖηΜη204。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池負(fù)極材料瀝青基多孔炭/ZnMn204的制備方法，其特征在于，m(納米氧化鋅):m(石油瀝青)=0.2?0.8，Iii(ZnMn2O4)/m(瀝青基多孔炭 +ZnMn2O4) = 0.3 ?0.7。
【專利摘要】一種鋰離子電池負(fù)極材料瀝青基多孔炭/ZnMn2O4的制備方法，屬新材料制備技術(shù)的范疇，屬于炭素材料與電化學(xué)交叉的技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的特征是以量大價(jià)廉的石油瀝青為碳源，納米氧化鋅為模板，制備瀝青基多孔炭，洗滌烘干后加入六水合硝酸鋅和硝酸錳，低溫干燥后惰性氣體保護(hù)下煅燒，即得鋰離子電池瀝青基多孔炭/ZnMn2O4負(fù)極材料，產(chǎn)品放電比容量高、循環(huán)性能好，是一種應(yīng)用前景非常好的鋰離子二次電池負(fù)極材料。
【IPC分類】H01M4-587, H01M4-50
【公開號(hào)】CN104821398
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510042074
【發(fā)明人】吳明鉑, 李朋, 劉婧妍, 劉陽, 吳文婷, 尹令紅, 孫啟乾, 李忠濤
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油大學(xué)(華東)
【公開日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年1月26日