[發(fā)明專利]物質(zhì)的錳氧化物組合物、以及其合成和其用途

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201980043480.0
• 申請日: 2019-06-20
• 公開（公告）號: CN112469669A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: A·B·加夫里洛夫;A·萊特納
• 申請（專利權(quán)）人: 離子材料公司
• 主分類號: C01G45/02
• 分類號: C01G45/02
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 譚邦會

本發(fā)明涉及一種新的合成錳氧化物材料，涉及該新的錳氧化物材料的合成方法以及該新的合成錳氧化物在電化學(xué)應(yīng)用中作為二次電池活性陰極材料的用途。

關(guān)于聯(lián)邦贊助的研究或發(fā)展的陳述

不適用。

背景技術(shù)

本發(fā)明涉及一種新的合成錳氧化物材料ι-MnO₂，合成該新的材料ι-MnO₂的方法，以及該新的合成錳氧化物ι-MnO₂在電化學(xué)應(yīng)用中作為二次電池活性陰極材料的用途。

通式MnO_2-X的錳氧化物具有多種應(yīng)用，包括但不限于顏料/著色劑、生產(chǎn)特殊合金的組分、催化劑、凈水劑以及有機(jī)合成中的氧化劑。儲能應(yīng)用如鋰電池和鋰離子電池、超級電容器以及堿性(一次)電池已經(jīng)越來越多地支配著MnO_2-X的市場。

傳統(tǒng)的堿性電池通常使用電解二氧化錳(EMD)作為陰極中的活性材料。EMD結(jié)構(gòu)或γ-MnO₂通常被描述為在晶格中具有相當(dāng)大量缺陷的斜方錳礦(R-MnO₂)和軟錳礦(β-MnO₂)隧道MnO₂相的共生體(intergrowth)。

在電池放電和EMD還原期間，質(zhì)子插入到隧道錳氧化物結(jié)構(gòu)中，形成MnOOH_X固溶體，其保留著初始錳氧化物的隧道結(jié)構(gòu)。Mn(IV)至Mn(III)的傳統(tǒng)1-電子還原的最終產(chǎn)物是δ-MnOOH。理論上，該δ-MnOOH可進(jìn)一步被還原為Mn(OH)₂。然而，實際上導(dǎo)致尖晶石類黑錳礦(Mn₃O₄)和鋅錳礦(ZnMn₂O₄)形成的溶解-沉淀機(jī)理卻是更有利的(A.Kozawa,J.F.Yeager,JES,1965,959-963；D.Im,A.Manthiram,B.Coffey,JES 2003,A165159；D.Boden等人,JES1967,415-417；Bode等人,JES 1997,792-801；C.Mandoloni等人,JES,1992,954-59；M.R.Bailey,S.W.Donne,JES,2012,A2010-15)。

隧道式羥基氧化錳(III)和層狀氫氧化錳(II)之間的結(jié)構(gòu)差異可能是第二電子轉(zhuǎn)移受阻的原因。在充電或氧化過程中恢復(fù)原始的隧道錳氧化物結(jié)構(gòu)也是有問題的。

發(fā)明概述

在一方面，本發(fā)明的特征在于包含具有通式MnO_2-x的材料物質(zhì)組合物；其中x在0至0.35的范圍內(nèi)；其中所述材料是結(jié)晶的；并且其中所述材料具有根據(jù)下表的X射線衍射圖案：