本发明涉及电池负极材料领域，具体涉及一种纳米球形四氧化三锰负极材料及其制备方法。
背景技术：
：自1970年第一个锂离子电池出现后，锂离子电池受到国内外研究人员的青睐。作为锂离子电池的重要组成部分，负极材料对锂离子电池的能量密度起着决定性作用，已成为如今电池研发的热点问题。目前使用最广泛的负极材料为嵌入式负极材料，碳负极材料则为其中的典型代表。然而，碳负极材料受制于其较低的理论容量，大大限制了锂离子电池的发展与应用。在这样的背景下，转换反应式负极材料凭借着其较高的能量密度引起了广泛关注，常见的转换反应是负极材料主要有过渡金属氧化物。其中，由于合成原料资源丰富，四氧化三锰已成为研究者们研究的重点材料。中国专利cn201710128110公开了一种常温合成的粒径可控的四氧化三锰纳米颗粒材料及其制备方法，其采用共沉淀法，由乙酸锰与强碱在醇相环境下制备出球形四氧化三锰，该四氧化三锰在100ma/g的电流密度下，恒电流充放电60次后，其可逆容量为400mah/g,可逆容量虽略高于碳材料，却不能满足市场的需求。技术实现要素：鉴于此，本发明提供了一种可以进一步地提高理论容量的纳米球形四氧化三锰负极材料及其制备方法。为此，一方面，本发明提供了一种纳米球形四氧化三锰负极材料,其包括以下重量百分比的组分：优选地，上述一种纳米球形四氧化三锰负极材料包括以下重量百分比的组分:硫酸锰0.3％，碳酸氢铵1.7％，去离子水86.1％，乙醇11.9％，硫酸锰为无水硫酸锰。可选地，上述一种纳米球形四氧化三锰负极材料包括以下重量百分比的组分:硫酸锰0.4-0.7％，碳酸氢铵1.7-3.4％，去离子水84.3-86％，乙醇11.6-11.9％，硫酸锰为一水硫酸锰。优选地，上述一种纳米球形四氧化三锰负极材料包括以下重量百分比的组分:硫酸锰0.7％，碳酸氢铵3.4％，去离子水84.3％，乙醇11.6％，硫酸锰为一水硫酸锰。另一方面，本发明提供了一种纳米球形四氧化三锰负极材料的制备方法，其包括以下步骤：1)将上述的硫酸锰、乙醇与50％的去离子水配成溶液(a)；2)将上述的碳酸氢铵与余下50％的去离子水配成溶液(b)；3)将溶液(a)进行磁力搅拌1-6h，边搅拌边滴加溶液(b)，最终获得悬浊液(c)；4)将悬浊液(c)依次经过滤、洗涤和干燥制备出mnco3·xh2o，干燥温度为60-100℃，干燥时间为8-24h；5)将mnco3·xh2o高温煅烧制备出四氧化三锰负极材料，煅烧温度为700-1000℃，时间为5-15h，升温速率为1-5℃/min。优选地，上述步骤4)中，洗涤过程采用去离子水与乙醇各洗至少3次。优选地，上述步骤4)中，干燥过程在鼓风烘箱中进行。优选地，上述步骤5)中，高温煅烧过程在马弗炉中进行。本发明所提供的一种纳米球形四氧化三锰负极材料及其制备方法，相较于现有技术具有以下优点：负极材料锂电性能优异，表现出较高的可逆容量与良好的循环稳定性。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本发明实施例提供的一种纳米球形四氧化三锰负极材料的tem谱图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。实施例一：本实施例一提供的一种纳米球形四氧化三锰负极材料的组分包括：无水硫酸锰0.3％，碳酸氢铵1.7％，去离子水86.1％，乙醇11.9％。本实施例一提供的一种纳米球形四氧化三锰负极材料的制备方法包括以下步骤：1)将上述的硫酸锰、乙醇与50％的去离子水配成溶液a；2)将上述的碳酸氢铵与余下50％的去离子水配成溶液b；3)将溶液a进行磁力搅拌1h，边搅拌边滴加溶液b，最终获得悬浊液c；4)将悬浊液c依次经过滤、洗涤和干燥制备出mnco3·xh2o，干燥温度为60℃，干燥时间为8h；5)将mnco3·xh2o高温煅烧制备出四氧化三锰负极材料，煅烧温度为700℃，时间为5h，升温速率为1℃/min。其中，热处理过程可以优选地在鼓风烘箱中进行，或者以其他已知的热处理方式进行热处理；煅烧过程可以优选地在马弗炉内高温煅烧，或者以其他已知的煅烧方式进行煅烧。参见图1，其示出了实施例一制备出的纳米球形四氧化三锰负极材料的sem谱图。如图1所示，从微观结构来看，四氧化三锰负极材料呈现出颗粒均匀的球形结构，其微粒尺寸表现为纳米级别。实施例二：其他与上述实施例一相同，不同之处在于，本实施例二提供的一种纳米球形四氧化三锰负极材料的组分包括：一水硫酸锰0.7％；碳酸氢铵3.4％；去离子水84.3％；乙醇11.6％。本实施例二提供的一种纳米球形四氧化三锰负极材料的制备方法包括以下步骤：1)将上述的硫酸锰、乙醇与50％的去离子水配成溶液a；2)将上述的碳酸氢铵与余下50％的去离子水配成溶液b；3)将溶液a进行磁力搅拌6h，边搅拌边滴加溶液b，最终获得悬浊液c；4)将悬浊液c依次经过滤、洗涤和干燥制备出mnco3·xh2o，干燥温度为100℃，干燥时间为24h；5)将mnco3·xh2o高温煅烧制备出四氧化三锰负极材料，煅烧温度为1000℃，时间为15h，升温速率为5℃/min。实施例三：其他与上述实施例一相同，不同之处在于，本实施例三提供的一种纳米球形四氧化三锰负极材料的组分包括：一水硫酸锰0.4％；碳酸氢铵1.7％；去离子水86.0％；乙醇11.9％。本实施例三提供的一种纳米球形四氧化三锰负极材料的制备方法包括以下步骤：1)将上述的硫酸锰、乙醇与50％的去离子水配成溶液a；2)将上述的碳酸氢铵与余下50％的去离子水配成溶液b；3)将溶液a进行磁力搅拌3h，边搅拌边滴加溶液b，最终获得悬浊液c；4)将悬浊液c依次经过滤、洗涤和干燥制备出mnco3·xh2o，干燥温度为80℃，干燥时间为12h；5)将mnco3·xh2o高温煅烧制备出四氧化三锰负极材料，煅烧温度为1000℃，时间为10h，升温速率为4℃/min。将实施例一至三合成的四氧化三锰负极材料采用蓝电电池测试系统进行电化学性能测试，设置电流密度为100ma/g，在200次恒电流充放电测试后的比容量数据如下表1所示。表1实施例200圈后比容量(mah/g)实施例1757.9实施例2710.6实施例3909.5由表1可知，本实施例一至三合成的四氧化三锰负极材料在100ma/g的电流密度下循环200圈以后比容量最高依旧保持909.5mah/g，其可逆容量大约最多为传统石墨负极材料理论容量的3倍，并且相较于中国专利201710128110，其在恒电流充放电60次后可逆容量也仅为400mah/g,明显低于本发明的四氧化三锰负极材料的比容量，因而本发明的四氧化三锰负极材料表现出优异的锂电性能。因此，本实施例一至三所提供的一种纳米球形四氧化三锰负极材料及其制备方法，相较于现有技术具有以下优点：负极材料锂电性能优异，表现出较高的可逆容量与良好的循环稳定性。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。当前第1页12