一种钠离子电池负极材料MnOx的制备方法技术

一种钠离子电池负极材料MnOx的制备方法，将乙酸锰和过硫酸铵分别配制成乙酸锰溶液和过硫酸铵溶液；将十二烷基硫酸钠分散在乙酸锰溶液中得混合溶液；将过硫酸铵溶液逐滴加入到混合溶液中，不断搅拌，至体系均匀；将这个溶解均匀的体系移至超声发生装置超声处理至产生黑色沉淀；将黑色沉淀洗涤，过滤，烘干，即得钠离子电池负极材料MnOx。本发明专利技术以乙酸锰和过硫酸铵为原料，以十二烷基硫酸钠为表面活性剂，首先将锰源用表面活性剂分散开，然后加入过硫酸铵混合均匀，超声制备MnOx。与现有技术相比，本发明专利技术的制备工艺简单，原料简单易得，且超声法制备MnOx片组成的花状形貌，使得该负极材料的活性比表面积大大增大，更有利于钠离子的嵌入脱出，容量增大。

【技术实现步骤摘要】
一种钠离子电池负极材料MnOx的制备方法
本专利技术属于钠离子电池领域，具体涉及一种钠离子电池负极材料MnOx的制备方法。
技术介绍
锂离子电池被认为是便携式电子设备和电动汽车的最先进的电源。然而，锂离子电池的高成本和有限的锂储备阻碍了其对大规模储能的应用，例如可再生能源和智能电网。在这方面，钠由于低成本，供应充足(地壳中第4最丰富的元素)和广泛的钠盐矿物储量，使得钠离子电池的发展日益增进。钠离子电池具有与锂离子电池具有以下几点优势：(1)原料资源丰富，成本低廉，分布广泛；(2)钠离子电池的电势相较锂离子高0.3-0.4V，即能利用分解电势更低的电解质盐及电解质溶剂，电解质的选择范围更加广泛；(3)钠离子电池具有相对稳定的电化学性能，使用更加安全；当然也存在一些劣势，比如钠离子的半径较大，钠离子的嵌入脱出过程要比锂离子电池稍微困难一些，对电极材料结构的要求也更高。因此，优化合适的电极材料对于钠离子电池的开发至关重要。目前钠离子电池的正极材料主要为氧化型(AxMO2)，即由金属氧化物组成的层状结构，主要研究Na-Co和Na-Mn的氧化物；聚阴离子型，包括磷酸盐材料，氟磷酸盐，钠超离子导体。对于负极材料而言，单用金属钠作为负极时，不仅与锂一样受枝晶化困扰，而且熔点仅为97.7℃，无法安全应用；用石墨作为负极，由于钠离子在石墨层间迁移需要高跃迁能，脱嵌困难，所以负极材料的选择将成为研究钠离子点吃的重要挑战之一。锰氧化物具有大的传输通道，可以提供钠离子储存和运输的间隙，因此被广泛研究作为钠离子电池负极材料。Su等人通过水热法成功制备了含有暴露晶面的β-MnO2纳米棒作为高性能的钠离子电池负极材料，表现出350mAhg-1的充放电容量。[SuD,AhnHJ,WangG.β-MnO2nanorodswithexposedtunnelstructuresashigh-performancecathodematerialsforsodium-ionbatteries[J].NpgAsiaMaterials,2013,5(11):e70.]。但是该方法制备周期长，在工业化应用上价值不大。Zhang等人制备了MnO电极，这种电极在室温下表现出可逆的钠离子电池放电容量145mAhg-1。[ZhangL,BatukD,ChenG,etal.ElectrochemicallyactivatedMnOasacathodematerialforsodium-ionbatteries[J].ElectrochemistryCommunications,2017,77]。该方法比较新颖，是基于NaPF6在高电压下的分解思想，但是所制备的MnO作为钠离子电池负极材料的容量并不是很高。Li等人通过两步法(水热+热处理)制备了MnO/RGO纳米线，显示出良好的循环性能191mAhg-1在电流密度为50mAg-1下。[Li,Fei,MaJingyao,RenHaijing,etal.,FabricationofMnOnanowiresimplantedingrapheneasanadvancedanodematerialforsodium-ionbatteries,MaterialsLetters206(2017)132-135.]。该方法制备过程较为复杂，且石墨烯作为原材料价格昂贵，很难大规模工厂化生产。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种制备方法简单，环保，形貌均一，性能优异的钠离子电池负极材料MnOx的制备方法。为实现上述专利技术目的，其具体的技术方案如下：1)取乙酸锰和过硫酸铵分别配制成质量分数为0.12％-2.37％的乙酸锰溶液和质量分数为0.11-3.56％的过硫酸铵溶液；2)将十二烷基硫酸钠分散在乙酸锰溶液中，搅拌直至完全溶解配制成十二烷基硫酸钠的质量分数为1.96％-9％混合溶液；3)取60ml过硫酸铵溶液逐滴加入到50-180ml的混合溶液中，不断搅拌，至体系均匀；4)将这个溶解均匀的体系移至超声发生装置超声处理至产生黑色沉淀；5)将步骤4)所得的黑色沉淀洗涤，过滤，烘干，即得钠离子电池负极材料MnOx。所述步骤2)的搅拌为磁力搅拌。所述步骤3)的滴加采用滴定管滴加。所述步骤3)的搅拌的时间为1-5h。所述步骤4)中的超声发生装置为超声清洗机。所述步骤4)中的超声功率为40-100W。所述步骤4)的超声时间为2-8h。所述步骤5)的洗涤采用水和丙酮交替洗涤。本专利技术以乙酸锰和过硫酸铵为原料，以十二烷基硫酸钠为表面活性剂，首先将锰源用表面活性剂分散开，然后加入过硫酸铵混合均匀，超声制备MnOx，可作为钠离子电池的负极材料。与现有技术相比，本专利技术的制备工艺简单，原料简单易得，且超声法制备MnOx片组成的花状形貌，使得该负极材料的活性比表面积大大增大，更有利于钠离子的嵌入脱出，容量增大。附图说明图1为本专利技术制备的钠离子电池负极材料MnOx的SEM(扫描电镜)图(放大倍数2万倍)。图2为本专利技术制备的钠离子电池负极材料MnOx的XRD(X射线衍射)图。图3为本专利技术制备的钠离子电池负极材料MnOx的倍率性能图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步详细说明。实施例1：1)取乙酸锰和过硫酸铵分别配制成质量分数为0.12％的乙酸锰溶液和质量分数为0.11％的过硫酸铵溶液；2)将十二烷基硫酸钠分散在乙酸锰溶液中，磁力搅拌直至完全溶解配制成十二烷基硫酸钠的质量分数为1.96％混合溶液；3)取60ml过硫酸铵溶液采用滴定管逐滴加入到100ml的混合溶液中，搅拌2h，至体系均匀；4)将这个溶解均匀的体系移至功率为40W的超声清洗机超声处理3h至产生黑色沉淀；5)将步骤4)所得的黑色沉淀采用水和丙酮交替洗涤干净，过滤，烘干，即得钠离子电池负极材料MnOx。实施例2：1)取乙酸锰和过硫酸铵分别配制成质量分数为0.56％的乙酸锰溶液和质量分数为0.75％的过硫酸铵溶液；2)将十二烷基硫酸钠分散在乙酸锰溶液中，磁力搅拌直至完全溶解配制成十二烷基硫酸钠的质量分数为3.5％混合溶液；3)取60ml过硫酸铵溶液采用滴定管逐滴加入到50ml的混合溶液中，搅拌2h，至体系均匀；4)将这个溶解均匀的体系移至功率为90W的超声清洗机超声处理2h至产生黑色沉淀；5)将步骤4)所得的黑色沉淀采用水和丙酮交替洗涤干净，过滤，烘干，即得钠离子电池负极材料MnOx。实施例3：1)取乙酸锰和过硫酸铵分别配制成质量分数为2.01％的乙酸锰溶液和质量分数为1.22％的过硫酸铵溶液；2)将十二烷基硫酸钠分散在乙酸锰溶液中，磁力搅拌直至完全溶解配制成十二烷基硫酸钠的质量分数为5.5％混合溶液；3)取60ml过硫酸铵溶液采用滴定管逐滴加入到80ml的混合溶液中，搅拌4h，至体系均匀；4)将这个溶解均匀的体系移至功率为60W的超声清洗机超声处理4h至产生黑色沉淀；5)将步骤4)所得的黑色沉淀采用水和丙酮交替洗涤干净，过滤，烘干，即得钠离子电池负极材料MnOx。实施例4：1)取乙酸锰和过硫酸铵分别配制成质量分数为0.88％的乙酸锰溶液和质量分数为2.52％的过硫酸铵溶液；2)将十二烷基硫酸钠分散在乙酸锰溶液中，磁力搅拌直至完全溶解配制成十二烷基硫酸钠的质量分数为7.5％混合溶液；3)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钠离子电池负极材料MnOx的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)取乙酸锰和过硫酸铵分别配制成质量分数为0.12％‑2.37％的乙酸锰溶液和质量分数为0.11‑3.56％的过硫酸铵溶液；2)将十二烷基硫酸钠分散在乙酸锰溶液中，搅拌直至完全溶解配制成十二烷基硫酸钠的质量分数为1.96％‑9％混合溶液；3)取60ml过硫酸铵溶液逐滴加入到50‑180ml的混合溶液中，不断搅拌，至体系均匀；4)将这个溶解均匀的体系移至超声发生装置超声处理至产生黑色沉淀；5)将步骤4)所得的黑色沉淀洗涤，过滤，烘干，即得钠离子电池负极材料MnOx。

【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池负极材料MnOx的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)取乙酸锰和过硫酸铵分别配制成质量分数为0.12％-2.37％的乙酸锰溶液和质量分数为0.11-3.56％的过硫酸铵溶液；2)将十二烷基硫酸钠分散在乙酸锰溶液中，搅拌直至完全溶解配制成十二烷基硫酸钠的质量分数为1.96％-9％混合溶液；3)取60ml过硫酸铵溶液逐滴加入到50-180ml的混合溶液中，不断搅拌，至体系均匀；4)将这个溶解均匀的体系移至超声发生装置超声处理至产生黑色沉淀；5)将步骤4)所得的黑色沉淀洗涤，过滤，烘干，即得钠离子电池负极材料MnOx。2.根据权利要求1所述的钠离子电池负极材料MnOx的制备方法，其特征在于：所述步骤2)的搅拌为磁力搅拌。3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹丽云，王瑞谊，康倩，许占位，黄剑锋，李嘉胤，李康，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61