[發明專利]一種宏量制備NaxMnO2電極材料的方法

在審

• 申請號: 201910200423.0
• 申請日: 2019-03-16
• 公開（公告）號: CN109935474A
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 袁凱;黃俊;陳義旺;談利承
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: H01G11/46
• 分類號: H01G11/46;H01G11/86
• 代理公司: 南昌朗科知識產權代理事務所(普通合伙) 36134
• 代理人: 郭毅力

一種宏量制備NaxMnO₂電極材料的方法，包括如下步驟：（1）將MnO₂與無水NaNO₃按質量比0.5~2之間混合，球墨混合均勻；（2）將步驟（1）得到的混合物置于馬弗爐中煅燒，煅燒溫度范圍為800~900℃，時間5~10小時；（3）將步驟（2）得到的復合物用去離子水清洗，干燥。本發明工藝簡單，設備要求低，具有實用性，易于規模化工業生產；制備的NaxMnO₂具有高的Na含量及優異的電化學性能，包括超寬的電勢窗口0~1.3V(vs.Ag/AgCl)，高的比電容量260 F g^?1，以及優異的倍率性能和循環穩定性；且可以通過控制工藝條件制備特殊形貌和一定粒徑大小及分布的NaxMnO₂電極材料。

技術領域

本發明屬于電化學儲能領域，涉及一種宏量制備NaxMnO₂電極材料的方法。

背景技術

超級電容器作為一種新型儲能器件，與電池相比，因其具高的功率密度、快速的充放電能力、極高的壽命、溫度范圍寬和環境友好等特點，被廣泛的應用于啟動電源、脈沖電源、軍事、移動通訊裝置、計算機以及電動汽車等研究領域中。但是其能量密度遠低于電池，極大的限制了其進一步應用。因此，如何大規模制備具有高效的電極材料來提高其能量密度成為現階段迫切待解決的問題。

目前超級電容器的電極材料主要有碳材料、金屬氧化物、金屬氫氧化物、聚合物、復合材料等。除碳材料及極少部分贗電容材料已經實現商業化應用外，大多數贗電容雖然具有相對于碳材料高得多的比容量，但因低的導電性、電壓窗口窄、穩定性差、價格昂貴、難以大規模制備等限制了進一步應用。根據超級電容器能量密度公式E = 1/2 CV²（其能量密度 (E) 與其比容量 (C) 和工作電位窗口 (V) 成正比）可知，電極電壓窗口是決定超級電容器工作電壓的一個關鍵因素，但目前大多數贗電容材料電壓范圍窄，其極高的比電容與低比電容的碳基負極材料難以有效匹配，導致器件能量密度較難提高。所以，如何大規模制備高電壓窗口的正極材料是提高超級電容器能量密度并實現商業化應用的一種有效途徑。

MnO₂具有較高的析氧電位 (1V) 和較高的比電容，是一種極具潛力的水系高電壓超級電容器正極電極材料。最近，夏暉課題組通過原位電化學氧化Mn₃O₄制備的Na_0.5MnO₂納米墻復合電極，在Na₂SO₄電解質中，其電壓窗口可以擴展到0~1.3 V (vs. Ag/AgCl)，比電容可達到366 F g^-1（Adv. Mater. 2017, 1700804），進一步擴展了MnO₂基材料作為水系高電壓超級電容器的可能。但目前制備這種材料的方法過于復雜，實驗條件要求高，難以大規模制備。

發明內容

本發明的目的是提供一種宏量制備NaxMnO₂電極材料的方法。克服現有技術中超級電容器高電壓NaxMnO₂電極材料制備困難、工藝復雜、成本高、難以大規模制備的缺點，提供一種低成本、低能耗、電壓范圍高的超級電容器正極材料NaxMnO₂的制備方法，簡化了NaxMnO₂電極的制備工藝，可實現大規模制備NaxMnO₂電極材料。

本發明是通過以下技術方案實現的。

本發明所述的一種宏量制備NaxMnO₂電極材料的方法，其特征是提供一種宏量制備超級電容器正極材料NaxMnO₂的方法。

本發明所述的一種宏量制備NaxMnO₂電極材料的方法，其特征是包括如下步驟。