本發明涉及復合材料領域，尤其涉及一種錳酸鋰碳納米復合材料及其制備與應用。
背景技術：
進入21世紀，人類正面臨能源危機和環境問題的嚴峻挑戰，開發新能源(太陽能、風能、生物能、潮汐能、核能、地熱)和可再生能源是解決環境污染和實現可持續發展的重要舉措。作為一種重要的電子器件，能量存儲器件扮演著很重要的角色。其中，鋰離子電池、超級電容器以及由兩者結合而成的混合型超級電容器成為最具潛力的儲能器件。
尖晶石錳酸鋰limn2o4自然資源豐富，價格低廉，安全性高，易制備且無毒，已成為最具潛力的鋰離子電池正極材料，并被廣泛地商業化應用。尖晶石limn2o4屬立方晶系，空間群為fd3m，氧原子形成面心立方密堆積，占據空間點群的32e位；錳離子位于八面體16d位，八面體16c位空余；鋰離子則位于四面體8a位，8a和16c位形成鋰離子擴散的三維通道，有助于鋰離子在晶格中發生快速地脫/嵌。錳酸鋰相較其他類型正極材料具有更高的倍率性能，卻仍然無法滿足儲能領域應用的需要；且在充放電過程中材料顆粒表面mn3+的溶解導致尖晶石結構缺陷產生，使得容量衰減迅速、循環壽命縮短。針對此問題，離子摻雜、活性材料納米化、表面包覆高導電性材料等方法被廣泛研究與應用。
姜倩倩等人發明了一種無定型碳包覆錳酸鋰復合材料。先通過水熱法合成錳酸鋰粉末，隨后將該粉末與葡萄糖均勻混合后置于管式爐內，在氬氣氣氛保護800攝氏度燒結2小時，得到無定型碳包覆錳酸鋰復合材料。但是該方法制得的產物顆粒粗大，充放電過程中離子擴散路徑較長、離子脫嵌受阻，不適合進行高倍率充放電，無法滿足電子器件對于快速充放電的要求。且水熱法與高溫碳化由于其生產效率低、條件苛刻等原因難以實現商業化。
李新海等人通過磁控濺射方法將石墨包覆在錳酸鋰電極表面。該法在制得常規電極后通過磁控濺射在已制備好的錳酸鋰電極上濺射一層石墨，從而制得石墨包覆錳酸鋰電極。該方法中碳包覆層僅包覆于最表面一層，沒有對每個錳酸鋰顆粒進行均勻包覆，無法在活性物質顆粒之間形成導電網絡，使得導電性并沒有很大提高；而且商業化微米級的錳酸鋰未進行粉碎，活性物質依然顆粒粗大，不益于快速充放電的進行和循環過程中結構穩定性的保持。
劉劍洪等人發明了一種類石墨烯包覆摻雜錳酸鋰復合正極材料及其制備方法(專利號：cn105655576a)，通過球磨二氧化錳與碳酸鋰，經固相反應制備得到錳酸鋰粉體，
聲明：
“碳包覆尖晶石錳酸鋰納米復合材料及制備方法與應用與流程” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：山東大學
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2025年07月09日 ~ 11日 
