一种四水乙酸锰甘油溶剂法制备镁离子电池负极材料制造技术

本发明专利技术公开了一种四水乙酸锰甘油溶剂法制备镁离子电池负极材料。通过甘油溶剂热法脱除四水乙酸锰中的结晶水，得到层状结构无水乙酸锰，然后制作电极片并组装镁离子半电池。电化学测试结果表明，无水乙酸锰具有电化学可逆储镁性能，其反应平衡电位约为0.87 V（vs.Mg/Mg

Preparation of Anode Material for Magnesium Ion Batteries by Manganese Glycerol Tetrahydrate Acetate Solvent Method

The invention discloses a manganese glycerol tetrahydrate acetate solvent method for preparing magnesium ion battery negative electrode material. The crystalline water in manganese acetate tetrahydrate was removed by glycerol solvothermal method, and the layered anhydrous manganese acetate was obtained. Then the electrodes were fabricated and the magnesium ion semi-battery was assembled. The results of electrochemical tests show that manganese acetate anhydrous has electrochemical reversible magnesium storage properties, and its reaction equilibrium potential is about 0.87 V (vs.Mg/Mg).

【技术实现步骤摘要】
一种四水乙酸锰甘油溶剂法制备镁离子电池负极材料
本专利技术涉及一种镁离子电池负极材料，特别是一种四水乙酸锰甘油溶剂法制备镁离子电池负极材料。
技术介绍
镁离子电池具有比能量高(金属镁的理论比能量达2205Ah/kg、3832mAh/cm3)，化学性质稳定，价格低廉，资源丰富，环境友好等优点，是未来有望取代锂离子电池的有力竞争者。但是，镁离子电池研究还处于初级阶段。镁离子电池负极材料的研究相对滞后，见诸报道的仅局限于Mg、Sn、Sb、Bi金属及其合金和纳米Li4Ti5O12。Mg及Mg合金负极材料表面容易生成镁离子难以通过的致密钝化膜，限制了镁沉积-溶出效率，并有可能生成柱状结晶而导致正负极短路，因此，为了避免安全隐患，研究开发反应平衡电位小于1.0V(vs.Mg/Mg2+)的负极材料是镁离子电池发展的重要方向。氧化亚锰的理论比容量达755mAh/g，氧化还原电位约为0.87V(vs.Mg/Mg2+)，但是其实际比容量较小。我们研究表明，乙酸锰也具有电化学储镁性能，其实际比容量和电化学可逆性优于氧化亚锰储镁负极材料，有可能发展成为性能更好的镁离子电池负极材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是制备具有电化学储镁性能的无水乙酸锰，并用作镁离子电池负极活性材料。具体步骤为：(1)将12.25～245g市售分析纯四水乙酸锰分散于100～500mL甘油中，搅拌、加热至120℃，并保温、搅拌4小时，然后将烧杯转移至预先升温至50℃的烘箱中保温、静置，待粉末产物完全沉淀于烧杯底部后，趁热小心倒出上层甘油，用无水乙醇反复洗净残留的甘油，在60℃的烘箱中干燥8～12小时，得到无水乙酸锰。。(2)按7︰2︰1质量比将步骤(1)所得无水乙酸锰、乙炔黑、聚偏二氟乙烯(PVDF)粘结剂在玛瑙研钵中充分研磨混合，滴加混合料质量0.5～5倍的分析纯N-甲基吡咯烷酮(NMP)继续研磨成均匀浆料，并均匀涂布于316型不锈钢箔表面，然后在真空烘箱中于60℃下干燥8小时，取出、冲片、称重，得到乙酸锰电极片。(3)以预先打磨好的镁片作为对电极和参比电极，以自制0.25moL/LMg(AlCl2EtBu)2/THF溶液为电解液，玻璃纤维纸为隔膜，在充氩气的手套箱中组装CR2032型纽扣电池，然后测试其循环伏安和充放电性能。本专利技术能够简单、容易地制备出具有电化学储镁性能的无水乙酸锰，其反应平衡电位为0.87V(vs.Mg/Mg2+)，用作镁离子电池负极材料时能够避免金属镁的析出，其电化学反应可逆性好，初次放电比容量可达69.8mAh/g，充放电循环性能优于镁离子电池氧化亚锰负极材料，因而具有较好的研究开发前景。附图说明图1本专利技术实施例无水乙酸锰样品的XRD图谱。图2本专利技术实施例无水乙酸锰样品的SEM照片。图3本专利技术实施例无水乙酸锰电极材料的循环伏安性能。图4本专利技术实施例无水乙酸锰的充放性能。具体实施方式实施例：(1)将12.25g市售分析纯四水乙酸锰分散于100mL甘油中，搅拌、加热至120℃，并保温、搅拌4小时，然后将烧杯转移至预先升温至50℃的烘箱中保温、静置，待粉末产物完全沉淀于烧杯底部后，趁热小心倒出上层甘油，用无水乙醇反复洗净残留的甘油，在60℃的烘箱中干燥10小时，得到无水乙酸锰。无水乙酸锰的XRD谱和SEM照片分别参见图1、图2，结果表明无水乙酸锰为层状结构。(2)将步骤(1)制备的无水乙酸锰与、乙炔黑、聚偏二氟乙烯(PVDF)粘结剂按7︰2︰1质量比在玛瑙研钵中充分研磨混合，滴加混合料质量2.5倍的分析纯N-甲基吡咯烷酮(NMP)继续研磨成均匀浆料，并均匀涂布于316型不锈钢箔表面，然后在真空烘箱中于100℃下干燥8小时，取出、冲片、称重，得到乙酸锰电极片。(3)以乙酸锰电极片为正极，与镁片、0.25moL/LMg(AlCl2EtBu)2/THF电解液、玻璃纤维纸隔膜在充氩气的手套箱中组装CR2032型纽扣电池，然后测试其循环伏安和充放电性能。循环伏安曲线(参见图3)显示，乙酸锰首次氧化还原反应的可逆性较好，其反应平衡电位约0.87V(vs.Mg/Mg2+)，但随后氧化还原电流明显减小。充放电曲线(参见图4)显示，乙酸锰负极材料的首次放电比容量为63.5mAh/g、充电比容量为35.1mAh/g，此后随着循环次数增加其充放电比容量逐渐降低至30mAh/g左右，接着又缓慢上升，循环至第30周时充放电比容量上升至60mAh/g左右，稳定循环第10周后比容量又开始下降，循环至第100周时充放电比容量降低至40mAh/g左右。可见，乙酸锰的充放电比容量较高，但是其循环性能不稳定，这可能与充放电过程的复杂性相关。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种乙酸锰负极材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：将12.25 g市售分析纯四水乙酸锰分散于100 mL甘油中，搅拌、加热至120 ℃，并保温、搅拌4小时，然后将烧杯转移至预先升温至50 ℃ 的烘箱中保温、静置，待粉末产物完全沉淀于烧杯底部后，趁热小心倒出上层甘油，用无水乙醇反复洗净残留的甘油，在60 ℃ 的烘箱中干燥8~12小时，得到无水乙酸锰电极材料。

【技术特征摘要】
1.一种乙酸锰负极材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：将12.25g市售分析纯四水乙酸锰分散于100mL甘油中，搅拌、加热至120℃，并保温、搅拌4小时，然后将烧杯转移至预先升温至50℃的烘箱中保温、静置，待粉末产物完全沉...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建文，仝蒙恩，王陆阳，熊伟雄，黄斌，李延伟，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：广西,45