[發(fā)明專利]一種α-MnO2 有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201811615087.8 | 申請日： | 2018-12-27 |
| 公開（公告）號： | CN111384366B | 公開（公告）日： | 2021-05-07 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 劉宇;劉云召;秦剛?cè)A;杜月秀;黃佳琪;林興灝;李卓斌;鄭渭建 | 申請（專利權(quán)）人： | 浙江浙能中科儲能科技有限公司 |
| 主分類號： | H01M4/36 | 分類號： | H01M4/36;H01M4/583;H01M4/62;H01M4/505;H01M10/054 |
| 代理公司： | 上海瀚橋?qū)＠硎聞?wù)所(普通合伙) 31261 | 代理人： | 鄭優(yōu)麗 |
| 地址： | 311251 浙江*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 mno base sub | ||
本發(fā)明涉及一種α?MnO2/碳復(fù)合電極材料及其制備方法和應(yīng)用，該α?MnO2/碳復(fù)合電極材料的制備方法，包括：（1）將高錳酸鉀水溶液、與含有低價錳鹽和酸堿調(diào)節(jié)劑的水溶液進行混合，在室溫下共沉淀反應(yīng)，再經(jīng)過濾和烘干后，得到前驅(qū)體粉體；（2）將所得前驅(qū)體粉體、碳材料、分散劑和溶劑混合后，進行噴霧造粒，得到造粒粉體；（3）將所得造粒粉體在300～600℃下熱處理，得到所述α?MnO2/碳復(fù)合電極材料。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種具有優(yōu)異結(jié)晶性能的α-MnO2/碳復(fù)合電極材料及其制備方法和在鋅離子電池正極中的應(yīng)用，屬于鋅離子電池技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
二氧化錳具有獨特的三維孔道結(jié)構(gòu)，物理化學(xué)性能優(yōu)異，同時價格低廉、環(huán)境友好，作為一種重要的功能材料，被廣泛應(yīng)用于催化劑、吸附劑、陶瓷、電池電極材料等。當(dāng)前為了滿足人們對儲能材料不斷增長的需求，二氧化錳材料因其具有獨特的優(yōu)勢，在電池和超級電容器等儲能器件領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。
近幾年，研究熱點集中在可充電的中性水系鋅/MnO2電池，該電池體系采用金屬鋅負極和二氧化錳正極，電解液采用硫酸鋅水溶液，可以在中性或弱酸性的環(huán)境下正常運行，相比于堿性鋅錳電池，可以顯著改善電池極片的腐蝕作用，并提高全電池的電化學(xué)穩(wěn)定性能。同時基于二氧化錳材料的全電池的理論比容量可達308mAh g-1，在能量密度方面具有較大的優(yōu)勢。α-MnO2具有獨特的1×1和2×2型三維隧道結(jié)構(gòu)，具有較快的鋅離子脫嵌反應(yīng)速率，同時電化學(xué)穩(wěn)定性能較高。隨著α-MnO2材料粒徑從微米級降低至納米級，顆粒表面光滑程度變差，形成豐富的凹凸不平的原子臺階，最終形成的特殊微觀結(jié)構(gòu)可以提供優(yōu)越的離子和電子傳輸通道(專利文獻1：中國公開號CN102275903A)，使得這一材料在水系鋅電池中具有優(yōu)異的電化學(xué)性能和循環(huán)穩(wěn)定性，具有極大的應(yīng)用前景。但是納米級α-MnO2材料不僅制備工藝復(fù)雜，同時普遍振實密度較低，從而使得制備的正極極片在單位面積上的活性物質(zhì)負載量較低，從而限制了全電池的能量密度的提升。Pan(Pan,H.L.；Shao,Y.Y.；Yan,P.F.；Cheng,Y.W.；Han,K.S.；Nie,Z.M.；Wang,C.M.；Yang,J.H.；Li,X.L.；Bhattacharya,P.；Mueller,K.T.；Liu,J.Nature Energy 2016,1,(5),16039.)等利用水熱法制備出了結(jié)晶性能良好的納米α-MnO2材料，應(yīng)用于水系鋅離子電池中獲得了較高的倍率性能，但是該制備方法比較繁瑣，需要在高溫、高壓的反應(yīng)釜中進行，且難以批量化制備。同時二氧化錳材料本身導(dǎo)電性能較差，用于鋅離子電極材料時，在較大倍率下進行充放電過程中不能提供較為快速的電子傳輸通道，從而使得大倍率循環(huán)性能較差。安軍偉等人(專利文獻2：中國公開號CN 105047419A)利用水熱反應(yīng)發(fā)制備了二氧化錳納米片/炭黑顆粒復(fù)合結(jié)構(gòu)的材料，并將其應(yīng)用于超級電容器中，展現(xiàn)出了較好的電化學(xué)性能，但是其制備方法仍然采用了水熱反應(yīng)，不利于大批量工業(yè)化合成。牟建等人(α-MnO2在Zn|ZnSO4|MnO2中的放電機理研究[J]；當(dāng)代化工；2018年08期)介紹了一種利用液相反應(yīng)方法制備α-MnO2的工藝方法，但制備的二氧化錳產(chǎn)物均一性較差，且熱處理后產(chǎn)物的結(jié)晶性能較差，影響了材料的電化學(xué)活性。同時對得到的前驅(qū)體產(chǎn)物也未進行碳材料復(fù)合，導(dǎo)致產(chǎn)物的電化學(xué)性能較差，充放電比容量低于 200mAh g-1，且循環(huán)穩(wěn)定性較差。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述二氧化錳/碳復(fù)合材料的制備方法的不足和缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種具有優(yōu)異結(jié)晶性能的α-MnO2/碳復(fù)合電極材料及其制備方法和在鋅離子電池正極中的應(yīng)用。
一方面，本發(fā)明提供了一種α-MnO2/碳復(fù)合電極材料的制備方法，包括：
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于浙江浙能中科儲能科技有限公司，未經(jīng)浙江浙能中科儲能科技有限公司許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/201811615087.8/2.html，轉(zhuǎn)載請聲明來源鉆瓜專利網(wǎng)。
- 一種Nd<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-Yb<sub>2</sub>O<sub>3</sub>改性的La<sub>2</sub>Zr<sub>2</sub>O<sub>7</sub>-(Zr<sub>0.92</sub>Y<sub>0.08</sub>)O<sub>1.96</sub>復(fù)相熱障涂層材料
- 無鉛[(Na<sub>0.57</sub>K<sub>0.43</sub>)<sub>0.94</sub>Li<sub>0.06</sub>][(Nb<sub>0.94</sub>Sb<sub>0.06</sub>)<sub>0.95</sub>Ta<sub>0.05</sub>]O<sub>3</sub>納米管及其制備方法
- 磁性材料HN(C<sub>2</sub>H<sub>5</sub>)<sub>3</sub>·[Co<sub>4</sub>Na<sub>3</sub>(heb)<sub>6</sub>(N<sub>3</sub>)<sub>6</sub>]及合成方法
- 磁性材料[Co<sub>2</sub>Na<sub>2</sub>(hmb)<sub>4</sub>(N<sub>3</sub>)<sub>2</sub>(CH<sub>3</sub>CN)<sub>2</sub>]·(CH<sub>3</sub>CN)<sub>2</sub> 及合成方法
- 一種Bi<sub>0.90</sub>Er<sub>0.10</sub>Fe<sub>0.96</sub>Co<sub>0.02</sub>Mn<sub>0.02</sub>O<sub>3</sub>/Mn<sub>1-x</sub>Co<sub>x</sub>Fe<sub>2</sub>O<sub>4</sub> 復(fù)合膜及其制備方法
- Bi<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-TeO<sub>2</sub>-SiO<sub>2</sub>-WO<sub>3</sub>系玻璃
- 熒光材料[Cu<sub>2</sub>Na<sub>2</sub>(mtyp)<sub>2</sub>(CH<sub>3</sub>COO)<sub>2</sub>(H<sub>2</sub>O)<sub>3</sub>]<sub>n</sub>及合成方法
- 一種(Y<sub>1</sub>-<sub>x</sub>Ln<sub>x</sub>)<sub>2</sub>(MoO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>薄膜的直接制備方法
- 熒光材料(CH<sub>2</sub>NH<sub>3</sub>)<sub>2</sub>ZnI<sub>4</sub>
- Li<sub>1.2</sub>Ni<sub>0.13</sub>Co<sub>0.13</sub>Mn<sub>0.54</sub>O<sub>2</sub>/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>復(fù)合材料的制備方法
