[發明專利]水系鈉離子電池Na0.58

有效

• 申請號: 201810325640.8
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108448051B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 楊應昌;郭雷;石維;羅興懷;秦楊;黃偉
• 申請（專利權）人: 深圳市源馳科技有限公司
• 主分類號: H01M4/02
• 分類號: H01M4/02;H01M4/505;H01M10/36
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 楊彥鴻

本發明涉及一種水系鈉離子電池Na_0.58Mn₂O₄·1.38H₂O材料及其制備方法與應用、電極，屬新材料及能源存儲領域。上述材料的制備方法包括：混合高錳酸鉀溶液、二價錳鹽以及碳量子點的混合溶液，收集沉淀，于浸泡液中浸泡，分離，收集固體物，得水系鈉離子電池Na_0.58Mn₂O₄·1.38H₂O材料。浸泡液包括NaOH與醇的混合物以及水。該制備方法工序簡單，條件可控性好。所得的Na_0.58Mn₂O₄·1.38H₂O材料應用于水系離子電池正極材料具有較高的容量和優異的循環性能。含有上述Na_0.58Mn₂O₄·1.38H₂O材料的電極具有高安全、無污染、低成本和長壽命的特點。

技術領域

本發明涉及新材料及能源存儲領域，且特別涉及一種水系鈉離子電池Na_0.58Mn₂O₄·1.38H₂O材料及其制備方法與應用、電極。

背景技術

水系鈉離子電池采用含有鈉離子的水溶液作為電解質，正極由不同離子嵌入化合物組成。充電時，鈉離子從正極脫出，并通過電解液擴散至負極，在負極發生吸附或嵌入反應，電子則由正極轉移至負極。放電過程與充電過程相反。

與鋰離子電池一樣，鈉離子電池研究的關鍵也在于高性能正材料。然而由于鈉離子半徑比鋰離子半徑大很多，使得鈉離子相比鋰離子具有較慢的動力學速率，這給探尋適合儲鈉正極材料提出了挑戰。

目前，已開發出的鈉離子電池正極材料有聚陰離子類化合物、過渡金屬氧化物、普魯士藍類化合物、有機聚合物等。然而，這些材料里商業化應用還有較大差距。

Birnessite錳氧化物為層狀結構，具有很大的層間距，可以脫嵌鈉，是一種較為良好的鈉離子正極材料。其種類有 Na_0.33MnO_1.67·0.37H₂O、Na₄Mn₁₄O₂₆·9H₂O、Na_0.58MnO₂·0.48H₂O等。

目前已發展了固相反應、水熱法、氧化還原、離子交換等方法獲得了Na_0.33MnO_1.67·0.37H₂O、Na₄Mn₁₄O₂₆·9H₂O或Na_0.58MnO₂·0.48H₂O 這三種Birnessite錳氧化物。然而，合成Na_0.58Mn₂O₄·1.5H₂O層狀氧化物的方法非常少。

發明內容

本發明的目的在于提供一種水系鈉離子電池 Na_0.58Mn₂O₄·1.38H₂O材料的制備方法，該制備方法工序簡單，條件可控性好。

本發明的第二目的在于提供一種由上述制備方法制備而得水系鈉離子電池Na_0.58Mn₂O₄·1.38H₂O材料。