[發(fā)明專利]錳摻雜改性的鋅離子電池正極活性材料及其制法和應(yīng)用有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010630515.5 | 申請日： | 2020-06-30 |
| 公開（公告）號： | CN111732112B | 公開（公告）日： | 2022-03-11 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 倪剛;徐修文;郝照 | 申請（專利權(quán)）人： | 合肥工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號： | H01M4/58 | 分類號： | H01M4/58 |
| 代理公司： | 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101 | 代理人： | 何梅生 |
| 地址： | 242000 安徽省宣*** | 國省代碼： | 安徽;34 |
| 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： | 摻雜 改性 離子 電池 正極 活性 材料 及其 制法 應(yīng)用 | ||
本發(fā)明涉及一種錳摻雜改性的鋅離子電池正極活性材料及其制法和應(yīng)用，正極活性材料包含鐵氰化錳鋅，鐵氰化錳鋅的X射線衍射圖譜在衍射角2θ＝9.68°，13.42°，14.00°，14.78°，16.16°，17.08°，19.46°，21.42°，21.64°，24.26°，34.60°和38.82°處有吸收峰，2θ誤差為±0.2；優(yōu)選的，鐵氰化錳鋅由包含下述步驟的方法制備得到：將鋅鹽水溶液、錳鹽水溶液與鐵氰酸根離子溶液共混后進(jìn)行反應(yīng)后得到。本發(fā)明正極活性材料可改進(jìn)鐵氰化鋅正極活性材料的性能，明顯提高正極材料的循環(huán)穩(wěn)定性。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于鋅離子電池領(lǐng)域，具體涉及一種錳摻雜改性的鋅離子電池正極活性材料及其制法和應(yīng)用。
背景技術(shù)
鋅資源豐富、成本低、容量高且對環(huán)境友好，被認(rèn)為是新型能源裝置最具前景的負(fù)極材料之一。因此，水系鋅離子電池(ZIB，鋅為負(fù)極)已被認(rèn)為是下一代能源存儲技術(shù)中非常有前景的替代品。而高性能正極材料的開發(fā)成為鋅離子電池發(fā)展的關(guān)鍵。具有開放框架結(jié)構(gòu)的普魯士藍(lán)類似物(PBA)，允許包括Zn2+在內(nèi)的各種陽離子的快速和可逆的插入/脫出，且PBA的制作過程非常簡單，所有這些功能使PBA成為鋅離子電池正極材料。
申請?zhí)枮?01810208545.X的發(fā)明專利公開了一種用于水系鋅離子二次電池的電解液及其制備方法和應(yīng)用，該發(fā)明以普魯士藍(lán)類似物為正極活性材料，金屬鋅或鋅碳復(fù)合材料為負(fù)極材料，由可溶性鋅鹽、鎳鹽、pH緩沖劑和去離子水組成電解液，提高了普魯士藍(lán)類鋅離子電池庫倫效率和循環(huán)穩(wěn)定性。
申請?zhí)枮?01810577755.6的發(fā)明專利公開了一種鋅離子電池正極的制備方法，該發(fā)明將二價(jià)錳鹽溶液和鐵氰化鉀溶液混合后制備得到了鐵氰化錳，再將鐵氰化錳、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑涂覆在集流體上，制備成電極片，以此電極片為陰極，鋅電極為陽極，硫酸鋅和硫酸錳溶液為電解液，進(jìn)行電解活化，得到了鋅離子嵌入的鐵氰化錳為活性物質(zhì)的電池正極。該發(fā)明所得鋅離子電池正極比容量高，循環(huán)性能好。但制備工藝復(fù)雜，成本較高，鋅錳比例調(diào)控難度大，產(chǎn)品穩(wěn)定性有待提高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，六氰合鐵酸鋅(鐵氰化鋅，ZnHCF)作為電池活性物質(zhì)，改善了現(xiàn)有水性可再充電鋅離子電池(ARZIBs)中鋅離子難以快速遷移的問題，但是，恒電流循環(huán)過程中劇烈的相變和電化學(xué)溶解使得ZnHCF在循環(huán)放電過程中，容量嚴(yán)重下降，循環(huán)壽命短，不能滿足高能量密度鋅離子電池的需求，阻礙了其進(jìn)一步發(fā)展。
本發(fā)明的目的是：針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種Mn摻雜改性ZnHCF正極活性材料及其制備方法和應(yīng)用。
為解決上述問題，本發(fā)明采用Mn離子摻雜技術(shù)手段，制備MnxZn3-x[Fe(CN)6]2·yH2O正極活性材料，改善了正極材料的循環(huán)性能，以滿足高能量密度鋅離子電池需求的正極材料。
具體來說，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：
一種錳摻雜改性的鋅離子電池正極活性材料，其特征在于，包含鐵氰化錳鋅，所述鐵氰化錳鋅的X射線衍射圖譜在衍射角2θ＝9.68°，13.42°，14.00°，14.78°，16.16°，17.08°，19.46°，21.42°，21.64°，24.26°，34.60°和38.82°處有吸收峰，2θ誤差為±0.2。
優(yōu)選的，上述正極活性材料中，所述鐵氰化錳鋅的分子式為MnxZn3-x[Fe(CN)6]2·yH2O，其中，0＜x＜3，y為0-10，優(yōu)選為0-1。
優(yōu)選的，上述正極活性材料中，x＝0.03-0.50，優(yōu)選的，x＝0.05-0.30，更優(yōu)選的，x＝0.20-0.25，更優(yōu)選的，x＝0.20-0.22。
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