[發明專利]一種大尺寸陽離子嵌入的層狀二氧化錳材料的制備方法及制備水系鋅離子電池正極的方法

在審

• 申請號: 202211020116.2
• 申請日: 2022-08-24
• 公開（公告）號: CN115312729A
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 王義展;張旭;魏英進
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/1391
• 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

1.一種大尺寸陽離子嵌入的層狀二氧化錳材料的制備方法，其特征在于它是按以下步驟進行：

一、將高錳酸鉀、濃硫酸溶液、無水甲醇溶于超純水中，攪拌均勻后，加熱反應，得到二氧化錳納米片分散液；

二、將含有預嵌入陽離子的鹽溶于超純水中，得到鹽溶液；

所述的含有預嵌入陽離子的鹽中預嵌入的陽離子為有機銨類陽離子；

三、將鹽溶液加入到二氧化錳納米片分散液中，在攪拌速度為200rpm～1000rpm的條件下，攪拌直到析出沉淀，然后過濾、洗滌及干燥，得到大尺寸陽離子嵌入的層狀二氧化錳材料；

所述的鹽溶液中含有預嵌入陽離子的鹽與二氧化錳納米片分散液中Mn元素的物質的量之比為100:(3～15)；

所述的大尺寸陽離子嵌入的層狀二氧化錳材料的層間距為

2.根據權利要求1所述的一種大尺寸陽離子嵌入的層狀二氧化錳材料的制備方法，其特征在于步驟一中所述的高錳酸鉀與濃硫酸溶液中硫酸的物質的量比為1:(0.5～2)；步驟一中所述的高錳酸鉀與無水甲醇的物質的量比為1:(10～20)；步驟一中所述的濃硫酸溶液的質量百分數為80％～98.3％。

3.根據權利要求1所述的一種大尺寸陽離子嵌入的層狀二氧化錳材料的制備方法，其特征在于步驟一中所述的加熱反應具體是在空氣氛圍及溫度為60℃～95℃的條件下，加熱反應0.5h～2h。

4.根據權利要求1所述的一種大尺寸陽離子嵌入的層狀二氧化錳材料的制備方法，其特征在于步驟一中所述的二氧化錳納米片分散液中Mn元素的物質的量濃度為0.5mmol/L～1.5mmol/L。

5.根據權利要求1所述的一種大尺寸陽離子嵌入的層狀二氧化錳材料的制備方法，其特征在于步驟二中所述的含有預嵌入陽離子的鹽為氯化銨、四甲基氯化銨、四乙基氯化銨和四丁基氯化銨中的一種或幾種；步驟二中所述的有機銨類陽離子的

6.根據權利要求1所述的一種大尺寸陽離子嵌入的層狀二氧化錳材料的制備方法，其特征在于步驟二中所述的鹽溶液濃度為0.1mol/L～1mol/L。

7.根據權利要求1所述的一種大尺寸陽離子嵌入的層狀二氧化錳材料的制備方法，其特征在于步驟三中所述的攪拌時間為5min～240min；步驟三中所述的洗滌為高速離心洗滌；步驟三中所述的干燥具體是在溫度為50℃～80℃的條件下，真空干燥6h～24h。

8.如權利要求1制備的一種大尺寸陽離子嵌入的層狀二氧化錳材料制備水系鋅離子電池正極的方法，其特征在于它是按以下步驟進行：將大尺寸陽離子嵌入的層狀二氧化錳材料、導電劑、粘結劑和N-甲基吡咯烷酮混合，得到勻漿，將勻漿涂覆于集流體或將干燥后的勻漿壓結在集流體上，得到水系鋅離子電池正極；

所述的大尺寸陽離子嵌入的層狀二氧化錳材料與粘接劑的質量比為(6～8):1；所述的導電劑與粘接劑的質量比為(3～1):1；所述的水系鋅離子電池正極中大尺寸陽離子嵌入的層狀二氧化錳材料的負載量為0.8mg/cm²～2mg/cm²。

9.根據權利要求8所述的一種大尺寸陽離子嵌入的層狀二氧化錳材料制備水系鋅離子電池正極的方法，其特征在于所述的集流體為鈦箔、不銹鋼箔、鈦網或不銹鋼網。

10.根據權利要求8所述的一種大尺寸陽離子嵌入的層狀二氧化錳材料制備水系鋅離子電池正極的方法，其特征在于所述的導電劑為Super P、碳納米管、科琴黑、乙炔黑和石墨烯中的一種或其中幾種的混合物；所述的粘結劑為聚偏氟乙烯、羧甲基纖維素鈉和聚乙烯醇中的一種或其中幾種的混合物。