本发明涉及一种多元材料复合电极及其锂离子电池，属于锂电池技术领域。
背景技术：
锂离子电池是一种二次电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。锂离子电池的发展源于上世纪90年代，至今不过20年，在过去的20年是锂电行业的一次飞跃，随着各国对环境、新能源的重视，锂离子电池更会有突飞猛进的发展。目前所用的锂电池材料中，由于石墨类负极材料的层状结构易导致电解液溶剂离子的共嵌入，引起石墨层状结构的破坏，从而影响石墨负极材料的电化学性能的循环稳定性和库仑效率。同时，石墨的各向异性结构特征，限制了锂离子在石墨结构中的自由扩散，制约了石墨负极电化学容量的发挥，同时在多次循环使用后，其电容量的稳定性会变差。因此使得目前的材料很难满足快速发展的锂电池对于相应材料的要求。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种多元材料复合电极及其锂离子电池，以便提高电池放电效率以及降低多次循环后的容量损失,改善锂电池使用效果。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。
一种多元材料复合电极及其锂离子电池，其制备方法包括以下步骤：
(1)将氧化石墨粉末以2～6g/L的浓度溶解于去离子水中，开启超声波设备，加热搅拌30～60min，形成溶液A；
(2)将锰盐以0.5～1mol/L的浓度、聚乙烯吡咯烷酮以20～40g/L的浓度，溶解到去离子水中，开启超声波设备，加热搅拌30～60min，混合均匀形成溶液B；
(3)将步骤(1)中得到的溶液A与步骤(2)中得到的溶液B按照3～8：1的体积比混合，开启超声波设备，加热搅拌30～60min，混合均匀形成溶液C；
(4)将步骤(3)中得到的溶液C与氨水按照50～100：1的体积比混合，开启超声波设备，加热搅拌60～120min，混合均匀溶液D；
(5)以0.4～0.5g/L的浓度向步骤(4)得到的溶液D中加入硼氢化钠后，开启超声波设备，搅拌60～80min，于180℃～200℃下反应12～28h，自然冷却至室温；
(6)抽滤、水洗、醇洗后，在80～100℃下干燥4～8h，得到二元复合材料；
(7)将上述二元复合材料溶于去离子水中，搅拌1～2h，超声30min；再向其中加入吡咯单体，并搅拌1h，超声10min；
(8)在冰浴、磁力搅拌状态下，向步骤(7)得到的体系中滴加入过硫酸铵水溶液，滴加完成后冰浴反应4h，过滤、醇洗、水洗，自然干燥，得到本品。
进一步地，步骤(2)中所述的锰盐为四结合水二氯化锰。
进一步地，步骤(3)中所述的聚乙烯吡咯烷酮的分子量为50000。
进一步地，步骤(4)中所述的氨水的质量浓度为25％。
进一步地，步骤(7)中，所加入的二元复合材料溶于去离子水中的浓度为1～3g/L。
进一步地，步骤(7)中，加入的吡咯单体与二元复合材料的质量比为3～8：1。
进一步地，步骤(8)中加入的过硫酸铵的质量与步骤(7)中加入的吡咯单体的质量比为1：3～9。
该发明的有益效果在于：本发明提供的锂电池用复合材料首次放电容量为720mAh/g以上，首次放电效率达到了68％以上，1500个循环后的放电容量损失率达到了4.3％以下，电流30C放电容量达到了640mAh/g以上，电流30C放电容量率达到了96.5％以上。本发明极大的提高了首次放电效率，降低了多次循环后的电容损失率，提升了放电容量，具有很大的应用价值。
具体实施方式
本发明中的多元材料复合电极及其锂离子电池，其制备方法包括以下步骤：
(1)将氧化石墨粉末以2～6g/L的浓度溶解于去离子水中，开启超声波设备，加热搅拌30～60min，形成溶液A；
(2)将锰盐以0.5～1mol/L的浓度、聚乙烯吡咯烷酮以20～40g/L的浓度，溶解到去离子水中，开启超声波设备，加热搅拌30～60min，混合均匀形成溶液B；
(3)将步骤(1)中得到的溶液A与步骤(2)中得到的溶液B按照3～8：1的体积比混合，开启超声波设备，加热搅拌30～60min，混合均匀形成溶液C；
(4)将步骤(3)中得到的溶液C与氨水按照50～100：1的体积比混合，开启超声波设备，加热搅拌60～120min，混合均匀溶液D；
(5)以0.4～0.5g/L的浓度向步骤(4)得到的溶液D中加入硼氢化钠后，开启超声波设备，搅拌60～80min，于180℃～200℃下反应12～28h，自然冷却至室温；
(6)抽滤、水洗、醇洗后，在80～100℃下干燥4～8h，得到二元复合材料；
(7)将上述二元复合材料溶于去离子水中，搅拌1～2h，超声30min；再向其中加入吡咯单体，并搅拌1h，超声10min；
(8)在冰浴、磁力搅拌状态下，向步骤(7)得到的体系中滴加入过硫酸铵水溶液，滴加完成后冰浴反应4h，过滤、醇洗、水洗，自然干燥，得到本品。
步骤(2)中所述的锰盐为四结合水二氯化锰。步骤(3)中所述的聚乙烯吡咯烷酮的分子量为50000。步骤(4)中所述的氨水的质量浓度为25％。步骤(7)中，所加入的二元复合材料溶于去离子水中的浓度为1～3g/L。步骤(7)中，加入的吡咯单体与二元复合材料的质量比为3～8：1。步骤(8)中加入的过硫酸铵的质量与步骤(7)中加入的吡咯单体的质量比为1：3～9。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式进行描述，以便更好的理解本发明。
实施例1
本实施例中的多元材料复合电极及其锂离子电池，其制备方法包括以下步骤：
(1)将氧化石墨粉末以2g/L的浓度溶解于去离子水中，开启超声波设备，加热搅拌30min，形成溶液A；
(2)将锰盐以0.5～1mol/L的浓度、聚乙烯吡咯烷酮以20g/L的浓度，溶解到去离子水中，开启超声波设备，加热搅拌30min，混合均匀形成溶液B；
(3)将步骤(1)中得到的溶液A与步骤(2)中得到的溶液B按照3～8：1的体积比混合，开启超声波设备，加热搅拌30min，混合均匀形成溶液C；
(4)将步骤(3)中得到的溶液C与氨水按照50～100：1的体积比混合，开启超声波设备，加热搅拌60～120min，混合均匀溶液D；
(5)以0.4～0.5g/L的浓度向步骤(4)得到的溶液D中加入硼氢化钠后，开启超声波设备，搅拌80min，于200℃下反应12h，自然冷却至室温；
(6)抽滤、水洗、醇洗后，在80～100℃下干燥6h，得到二元复合材料；
(7)将上述二元复合材料溶于去离子水中，搅拌1～2h，超声30min；再向其中加入吡咯单体，并搅拌1h，超声10min；
(8)在冰浴、磁力搅拌状态下，向步骤(7)得到的体系中滴加入过硫酸铵水溶液，滴加完成后冰浴反应4h，过滤、醇洗、水洗，自然干燥，得到本品。
步骤(2)中所述的锰盐为四结合水二氯化锰。步骤(3)中所述的聚乙烯吡咯烷酮的分子量为50000。步骤(4)中所述的氨水的质量浓度为25％。步骤(7)中，所加入的二元复合材料溶于去离子水中的浓度为1g/L。步骤(7)中，加入的吡咯单体与二元复合材料的质量比为3：1。步骤(8)中加入的过硫酸铵的质量与步骤(7)中加入的吡咯单体的质量比为1：3。
实施例2
本实施例中的多元材料复合电极及其锂离子电池，其制备方法包括以下步骤：
(1)将氧化石墨粉末以2～6g/L的浓度溶解于去离子水中，开启超声波设备，加热搅拌30～60min，形成溶液A；
(2)将锰盐以0.5～1mol/L的浓度、聚乙烯吡咯烷酮以30g/L的浓度，溶解到去离子水中，开启超声波设备，加热搅拌45min，混合均匀形成溶液B；
(3)将步骤(1)中得到的溶液A与步骤(2)中得到的溶液B按照3～8：1的体积比混合，开启超声波设备，加热搅拌30～60min，混合均匀形成溶液C；
(4)将步骤(3)中得到的溶液C与氨水按照100：1的体积比混合，开启超声波设备，加热搅拌120min，混合均匀溶液D；
(5)以0.4～0.5g/L的浓度向步骤(4)得到的溶液D中加入硼氢化钠后，开启超声波设备，搅拌60～80min，于180℃～200℃下反应12～28h，自然冷却至室温；
(6)抽滤、水洗、醇洗后，在80～100℃下干燥4～8h，得到二元复合材料；
(7)将上述二元复合材料溶于去离子水中，搅拌1～2h，超声30min；再向其中加入吡咯单体，并搅拌1h，超声10min；
(8)在冰浴、磁力搅拌状态下，向步骤(7)得到的体系中滴加入过硫酸铵水溶液，滴加完成后冰浴反应4h，过滤、醇洗、水洗，自然干燥，得到本品。
步骤(2)中所述的锰盐为四结合水二氯化锰。步骤(3)中所述的聚乙烯吡咯烷酮的分子量为50000。步骤(4)中所述的氨水的质量浓度为25％。步骤(7)中，所加入的二元复合材料溶于去离子水中的浓度为2g/L。步骤(7)中，加入的吡咯单体与二元复合材料的质量比为5：1。步骤(8)中加入的过硫酸铵的质量与步骤(7)中加入的吡咯单体的质量比为1：6。
实施例3
本实施例中的多元材料复合电极及其锂离子电池，其制备方法包括以下步骤：
(1)将氧化石墨粉末以6g/L的浓度溶解于去离子水中，开启超声波设备，加热搅拌60min，形成溶液A；
(2)将锰盐以1mol/L的浓度、聚乙烯吡咯烷酮以40g/L的浓度，溶解到去离子水中，开启超声波设备，加热搅拌30～60min，混合均匀形成溶液B；
(3)将步骤(1)中得到的溶液A与步骤(2)中得到的溶液B按照3～8：1的体积比混合，开启超声波设备，加热搅拌60min，混合均匀形成溶液C；
(4)将步骤(3)中得到的溶液C与氨水按照50～100：1的体积比混合，开启超声波设备，加热搅拌120min，混合均匀溶液D；
(5)以0.4～0.5g/L的浓度向步骤(4)得到的溶液D中加入硼氢化钠后，开启超声波设备，搅拌80min，于180℃～200℃下反应28h，自然冷却至室温；
(6)抽滤、水洗、醇洗后，在100℃下干燥8h，得到二元复合材料；
(7)将上述二元复合材料溶于去离子水中，搅拌1～2h，超声30min；再向其中加入吡咯单体，并搅拌1h，超声10min；
(8)在冰浴、磁力搅拌状态下，向步骤(7)得到的体系中滴加入过硫酸铵水溶液，滴加完成后冰浴反应4h，过滤、醇洗、水洗，自然干燥，得到本品。
步骤(2)中所述的锰盐为四结合水二氯化锰。步骤(3)中所述的聚乙烯吡咯烷酮的分子量为50000。步骤(4)中所述的氨水的质量浓度为25％。步骤(7)中，所加入的二元复合材料溶于去离子水中的浓度为3g/L。步骤(7)中，加入的吡咯单体与二元复合材料的质量比为8：1。步骤(8)中加入的过硫酸铵的质量与步骤(7)中加入的吡咯单体的质量比为1：9。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。