[發明專利]四氧化三錳/碳納米管復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201811090106.X
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN110911653B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 蔡鋒石;韓亞娜;袁志好;趙博雅
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/62;H01M10/054;B82Y30/00
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 李蕊

1.一種四氧化三錳/碳納米管復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)將溶液B滴加在溶液A中，得到溶液C，其中，

溶液A的制備方法為：將碳納米管均勻分散在氮甲基吡咯烷酮中，得到溶液A；

溶液B的制備方法為：將氯化錳和氯化銨均勻分散在氮甲基吡咯烷酮中，得到溶液B，其中，所述氯化錳的物質的量份數、氯化銨的物質的量份數和碳納米管的質量份數的比為6：(7～8)：50；

2)將溶液C在25～70℃磁力攪拌至少30min后，得到溶液D，在攪拌條件下，以2～4mL/min的速度將氨水滴加在所述溶液D中，攪拌均勻，制成混合物E，其中，所述氨水的體積份數與步驟1)中氯化銨的物質的量份數的比為2.4：(7～8)；

3)將所述混合物E進行離心分離，得到固體用去離子水清洗，在空氣環境下于50～80℃干燥，得到四氧化三錳/碳納米管復合材料。

2.根據權利要求1所述的在所述制備方法，其特征在于，步驟1)中，所述物質的量份數的單位為mmol，所述質量份數的單位為mg；

在所述溶液B中，所述氯化銨的濃度為0.18-0.75mol/L；

在所述溶液B中，所述氯化錳的濃度為0.15-0.61mol/L；

在所述步驟1)中，制備溶液A過程中的均勻分散為超聲分散，超聲分散的時間為30～60min；

在所述步驟1)中，所述碳納米管的質量份數與所述氮甲基吡咯烷酮的體積份數的比為50：(20～80)，所述質量份數的單位為mg，所述體積份數的單位為mL；

按體積份數計，所述溶液A與所述溶液B的比為2:1。

3.根據權利要求2所述的在所述制備方法，其特征在于，在所述步驟2)中，所述物質的量份數的單位為mmol，所述體積份數的單位為mL；

所述氨水中NH₃的質量分數為25～28wt％；

溶液C在25～70℃磁力攪拌的時間為30～60min；

將溶液C在25～70℃的水浴中磁力攪拌。

4.根據權利要求3所述的在所述制備方法，其特征在于，在所述步驟3)中，得到固體用去離子水清洗至少6次，于50～80℃干燥至少8小時。

5.如權利要求1～4中任意一項所述制備方法所得四氧化三錳/碳納米管復合材料。

6.根據權利要求5所述的四氧化三錳/碳納米管復合材料，其特征在于，該四氧化三錳/碳納米管復合材料由碳納米管以及負載在該碳納米管上的四氧化三錳組成，所述四氧化三錳的粒徑為10～20nm。

7.根據權利要求6所述的四氧化三錳/碳納米管復合材料，其特征在于，在所述四氧化三錳/碳納米管復合材料中，所述碳納米管所占比重為8～12wt％。

8.如權利要求6或7所述四氧化三錳/碳納米管復合材料在水系鋅離子電池中的應用。

9.根據權利要求8所述的應用，其特征在于，在電流密度為100mA/g時，所述水系鋅離子電池的比容量為300mAh/g；

在電流密度為500mA/g時，所述水系鋅離子電池的比容量為200mAh/g。

10.根據權利要求8或9所述的應用，其特征在于，水系鋅離子電池在1000圈恒流充放電循環后比容量沒有衰減。