[發明專利]石墨烯負載鋅錳鈷氧化物的鋅離子電池正極材料及其制法

在審

• 申請號: 201910868986.7
• 申請日: 2019-09-16
• 公開（公告）號: CN110581266A
• 公開（公告）日: 2019-12-17
• 發明（設計）人: 任志敏;孔令娜;陳旗
• 申請（專利權）人: 嘉興巧蕊貿易有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/50;H01M4/52;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/36
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本發明涉及鋅離子電池正極材料技術領域，且公開了石墨烯負載鋅錳鈷氧化物的鋅離子電池正極材料，包括以下配方原料：無水氯化鋅、六水合硝酸鈷、四水氯化錳、檸檬酸、石墨烯、硅烷偶聯劑、分散劑。該一種石墨烯負載鋅錳鈷氧化物的鋅離子電池正極材料，通過加入ZnMn_1.2?1.65Co_0.35?0.8O₄鈷錳酸性氧化物，鈷錳酸性氧化物具有良好的電導性，電荷遷移電阻較低，電子能夠快速并高效地在正極材料和電解液之間遷移和傳輸，并且鈷錳酸性氧化物具有八面性等軸晶系構型，表面具有張力裂隙形成的指紋狀包體，使其具有很強的化學穩定性和很好的結構彈性，避免了錳酸性氧化物在電池充放電過程中，由于電解使其結構膨脹而導致結構崩潰，使正極材料基體失去電化學性質。

技術領域

本發明涉鋅離子電池正極材料材料技術領域，具體為一種石墨烯負載鋅錳鈷氧化物的鋅離子電池正極材料及其制法。

背景技術

鋅離子電池的結構為陽極為鋅，陰極為金屬氧化物，電解質為固態聚合物，陰陽兩極分別位于電池兩邊，工作原理為鋅離子在電解質中從陽極流動到陰極引發化學反應，從而不斷產生電能。

其中尖晶石錳酸鋅具有原料豐富，成本低，無毒等優點成為鋅離子電池最常用的正極材料，但是尖晶石錳酸鋅自身的電導性較差，電荷遷移電阻較大，并且在充放電過程中由于化學性能不穩定，會導致晶型膨脹使正極材料的電化學循環穩定性較差，降低了鋅離子電池的放電容量，限制了錳酸鋅正極材料的實際應用。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種石墨烯負載鋅錳鈷氧化物的鋅離子電池正極材料及其制法，解決了錳酸鋅自身的電導性較差，電荷遷移電阻較大，并且在充放電過程中由于化學性能不穩定，會導致晶型膨脹使正極材料的電化學循環穩定性較差，降低了鋅離子電池的放電容量的問題。

(二)技術方案

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：石墨烯負載鋅錳鈷氧化物的鋅離子電池正極材料，包括以下重量份數配比的配方原料：24-28份無水氯化鋅、25-30份六水合硝酸鈷、20-25份四水氯化錳、5-7份檸檬酸、5-24份石墨烯、1.5-4份硅烷偶聯劑、0.5-1份分散劑，制法包括以及以下實驗藥品：乙二醇、蒸餾水、無水乙醇、稀鹽酸。

優選的，所述無水氯化鋅中ZnCl₂質量分數≥96.5％。

優選的，所述六水合硝酸鈷為Co(NO₃)₂·6H₂O，其中Co(NO₃)₂的質量分數為58.2-60.5％。

優選的，所述四水氯化錳為MnCl₂·4H₂O，其中MnCl₂質量分數為59.5-61.8％。

優選的，所述檸檬酸分子式為C₆H₈O₇，質量分數≥95.6％。

優選的，所述石墨烯為單層石墨烯粉末，規格為片徑1-4um厚度0.6-1.2nm。

優選的，所述硅烷偶聯劑為KBM-602(A-1210)3-(2-氨乙基)-氨丙基甲基二甲氧基硅烷。

優選的，所述無水乙醇質量分數為≥99.5％。

優選的，所述稀鹽酸溶液物質的量濃度為2.3-3.5mol/L，質量分數為8-12％。

優選的，所述石墨烯負載鋅錳鈷氧化物的鋅離子電池正極材料，制備方法包括以下步驟：