[發明專利]一種高穩定性銅插層二氧化錳電極材料的制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110656736.4
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113410443B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 彭尚龍;劉振華;張亞男;劉彥鵬;王蕊;劉曉莉;王志霞;黃娟娟;張可晴;高繼兵;曾琦
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/50;H01M4/62;H01M10/36;H01M10/38
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 李紅媛

1.一種高穩定性銅插層二氧化錳電極材料的制備方法，其特征在于它是按照以下步驟進行的：

步驟一、將硫酸錳溶于溶劑中攪拌均勻，再加入銅源得到第一混合溶液；

步驟二、將高錳酸鉀溶于溶劑中攪拌均勻，得高錳酸鉀溶液；

步驟三、將高錳酸鉀溶液滴入第一混合溶液，攪拌后得到第二混合溶液；

步驟四、將第二混合溶液移入高壓反應釜，放入烘箱進行在溫度為140～180℃的條件下水熱反應8～24h；

步驟五、水熱后，離心洗滌沉淀物并干燥，即得到高穩定性銅插層二氧化錳；

其中，硫酸錳與銅源的摩爾比為1:0.1～1；高錳酸鉀與硫酸錳的摩爾比為4～7:1。

2.根據權利要求1所述的一種高穩定性銅插層二氧化錳電極材料的制備方法，其特征在于所述的銅源為硫酸銅或硝酸銅。

3.根據權利要求1或2所述的一種高穩定性銅插層二氧化錳電極材料的制備方法，其特征在于所述的硫酸錳與銅源的摩爾比為1:0.5～1。

4.根據權利要求1所述的一種高穩定性銅插層二氧化錳電極材料的制備方法，其特征在于高錳酸鉀與硫酸錳的摩爾比為6:1。

5.根據權利要求1所述的一種高穩定性銅插層二氧化錳電極材料的制備方法，其特征在于所述的水熱反應溫度為160℃，反應時間為12h。

6.根據權利要求1所述的一種高穩定性銅插層二氧化錳電極材料的制備方法，其特征在于所述的高錳酸鉀溶液滴入的滴加速度為30～40滴/min，攪拌時間大于等于1h。

7.根據權利要求1所述的一種高穩定性銅插層二氧化錳電極材料的制備方法，其特征在于所述的干燥為真空干燥；干燥溫度為60～80℃；干燥時間為10～12h。

8.根據權利要求1所述的一種高穩定性銅插層二氧化錳電極材料的制備方法，其特征在于所述的溶劑均為去離子水。

9.如權利要求1的制備方法所制備的一種高穩定性銅插層二氧化錳電極材料的應用，其特征在于它用于組裝水系鋅離子電池；所述的組裝水系鋅離子電池包括如下步驟：

(1)將所述高穩定性銅插層二氧化錳電極材料、導電劑和粘結劑加入有機溶劑中并充分研磨，得到涂覆漿料；

(2)將所得涂覆漿料涂覆于1cm×1cm親水處理后的碳布上，然后干燥，得到電極片；

(3)將步驟(2)所得的電極片作為正極，1cm×1cm的金屬鋅片作為負極，將2mol/L的硫酸鋅和0.2mol/L的硫酸錳溶于去離子水中作為電解液，玻璃纖維作為隔膜，以及彈片和墊片組裝水系鋅離子電池。

10.根據權利要求9所述的應用，其特征在于所述導電劑為乙炔黑；所述粘結劑為聚偏氟乙烯；所述有機溶劑為N-甲基-2-吡咯烷酮；所述高穩定性銅插層二氧化錳電極材料、導電劑與粘結劑的質量比為6～8：3～1：1；所述干燥方式為真空干燥，干燥溫度為60～80℃，干燥時間為10～12h。