相；掃描電鏡圖如圖2所示，該納米圓片結構由直徑約1nm的球形顆粒組裝堆積而成，且這些納米小球的表面均勻的包覆了一層厚度約Inm的碳膜，顆粒與顆粒之間通過碳網連接，進而組裝成了納米圓片結構。
[0027]將本實施例制備的四氧化三錳/碳粉體與超導碳黑(KetjenblackEC600JD)、聚偏氟乙烯(PVDF)粘結劑按常規方法混合、攪拌后涂敷在銅箔上，并下真空干燥后沖壓成直徑16 mm的正極片。從而制得負極電極。以lmol/L六氟磷酸鋰(LiPF6)非水溶液為電解液，其中非水溶液的溶劑為等體積的碳酸二甲酯和碳酸二丙酯的混合溶劑，隔膜為聚丙烯微孔膜CELGARD2300，組裝成2032扣式電池。采用藍電電池測試儀，對模擬電池進行恒流充放電性能測試。充電過程為恒流充電，限制電壓為3.0V(vs.Li/Li+)。放電過程為恒流放電，截止電壓為0.01V(vs.Li/Li+)。所得測試結果圖4所示，所述在100毫安/克的電流下首次充放電容量為1042.6/1201毫安時/克，循環30周(次)后，充放電容量變化不大;而循環100周(次)后，充放電容量仍然維持在1100毫安時/克以上，展現出良好的電化學循環性能。
[0028]實施例2:
將實施例1中的醋酸錳替換為氯化亞鐵，不同的是，將5mmol氯化亞鐵和10ml乙二醇放入高壓反應釜內劇烈攪拌、溶解，100°C加熱5h，自然冷卻，分解條件為在450°C下熱分解6h，其他過程步驟同實施例1，得到納米片狀結構的四氧化三鐵/碳復合負極材料，其掃描電鏡圖片如圖3所示，可見該材料呈納米圓片結構，由球形顆粒組裝堆積而成，且這些納米小球的表面均勻的包覆了一層碳膜，顆粒與顆粒之間通過碳網連接。該材料在100毫安/克電流密度下，前三周充放電測試結果如圖5所示。前三周的充放電容量分別為1162/1789、1180/1336、1140/1310 毫安時 / 克。
[0029]實施例3:
將實施例1中醋酸錳替換為四水醋酸錳，不同的是，將60mmo I四水醋酸錳和I OOml乙二醇放入高壓反應釜內劇烈攪拌、溶解，180°C加熱2h，自然冷卻，分解條件為在600°C下熱分解0.5h，其他過程步驟同實施例1，得到納米片狀多孔四氧化三錳/碳復合材料，在100毫安/克電流密度下，前三周充放電測試結果如圖6所示。前三周的充放電容量分別為1239/1863、1245/1371、1252/1357 毫安時 / 克。
[0030]實施例4:
將實施例1中醋酸錳替換為氯化錳，不同的是，將1mmol氯化錳和10ml乙二醇放入高壓反應釜內劇烈攪拌、溶解，150°C加熱3h，自然冷卻，分解條件為在500°C下熱分解4h，其他如同實施例1，得到一得到納米片狀多孔四氧化三錳/碳復合材料，在100毫安/克電流密度下，前三周充放電測試結果如圖7所示。前三周的充放電容量分別為1075/1747、1050/1222、1001/1155毫安時/克。
[0031]實施例5:
將實施例1中醋酸替換為硝酸錳，不同的是，將30mmol硝酸錳和10ml乙二醇放入高壓反應釜內劇烈攪拌、溶解，170°C加熱2h，自然冷卻，分解條件為在500°C下熱分解2h，其他過程步驟同實施例1，得到納米片狀多孔四氧化三錳/碳復合材料，在100毫安/克電流密度下，前三周充放電測試結果如圖8所示。前三周的充放電容量分別為1061/1645、1045/1205、1034/1162毫安時/克。
[0032]所述實施例為本發明的優選的實施方式，但本發明并不限于上述實施方式，在不背離本發明的實質內容的情況下，本領域技術人員能夠做出的任何顯而易見的改進、替換或變型均屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種納米片狀多孔過渡金屬氧化物/碳復合材料，其特征在于，所述材料具有納米圓片狀結構，所述納米圓片結構由直徑約1nm的球形顆粒組裝堆積而成，且這些納米小球的表面均勻的包覆一層厚度約Inm的碳膜，顆粒與顆粒之間通過碳網連接。2.如權利要求1所述的一種納米片狀多孔過渡金屬氧化物/碳復合材料的制備方法，其特征在于，具體步驟如下: (1)將過渡金屬鹽溶于乙二醇，在高壓反應釜內劇烈攪拌、溶解； (2)將上述混合物高溫回流反應，生成過渡金屬-乙二醇絡合物，將產物洗滌、干燥備用； (3)將過渡金屬-乙二醇絡合物放入有惰性氣體的管式爐中，升溫到一定溫度后分解，即生成納米片狀多孔金屬氧化物/碳復合材料。3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所述的過渡金屬鹽溶于乙二醇中所得溶液的濃度為0.05mmo I/mL~0.6 mmo I/mL。4.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所述的過渡金屬鹽為錳鹽及他們的結晶水合物。5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述的錳鹽為乙酸錳、氯化錳或硝酸猛。6.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述的過渡金屬鹽為硝酸鐵、硫酸亞鐵、硫酸銅或硝酸鈷及他們的結晶水合物。7.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述的高溫回流反應的條件為100?180°C回流2?5h。8.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述的升溫到一定溫度具體為以2?10°C/min的升溫速率升到450-600°C，分解0.5?6h。9.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述的惰性氣體為氮氣、氬氣中的一種。10.如權利要求書1-9任意一項所述的納米片狀多孔過渡金屬氧化物/碳復合材料在鋰離子電池負極中的應用。
【專利摘要】本發明涉及一種納米片狀多孔過渡金屬氧化物/碳復合材料及其制備方法，屬于電化學材料領域；本發明首先將過渡金屬鹽鹽直接溶解于高壓反應釜中的乙二醇，100~180℃水熱反應2~5h，生成過渡金屬配位聚合物前驅體，經洗滌、干燥后放入惰性氣氛的管式爐中于450~600℃分解0.5~6h，即生成一種含納米片狀多孔過渡金屬氧化物/碳復合材料；通過本發明所述的方法制得的材料電導率高，且具有高的比容量、良好的循環穩定性、優異的大倍率放電性能及高的能量密度；本發明的制備方法不僅過程簡單，制備成本低廉，合成的復合材料可以有效改善其電化學性能，具有較高的首次可逆比容量和優異的循環性能，能夠應用于二次鋰離子電池。
【IPC分類】H01M4/62, H01M4/50, H01M10/0525, H01M4/52, H01M4/36
【公開號】CN105514390
【申請號】CN201610043810
【發明人】袁朝春, 王琨, 栗歡歡, 張龍飛
【申請人】江蘇大學
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2016年1月22日