聚吡咯包覆锰酸钠空心球电极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种聚吡咯包覆锰酸钠空心球电极材料及其制备方法和作为钠离子电池正极材料的应用，该方法包括：利用分子自组装制备碳酸锰实心球和二氧化锰空心球；利用高温煅烧制备锰酸钠空心球；最后采用低温聚合法在锰酸钠空心球表面包覆聚吡咯，之后进行洗涤、干燥，得到目标材料。本发明专利技术通过以二氧化锰空心球为前驱体，高温煅烧获得均匀分散的锰酸钠空心球，再在水溶液中向锰酸钠表面包覆聚吡咯导电聚合物，从而获得具有优异循环稳定性和高倍率性能的钠离子电池正极材料。该构建的复合材料作为钠离子电池正极材料具有优异的高倍率性能和循环稳定性。

Polypyrrole-coated Sodium Manganate Hollow Spherical Electrode Material and Its Preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
聚吡咯包覆锰酸钠空心球电极材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及钠离子电池正极材料
，具体涉及一种聚吡咯包覆锰酸钠空心球电极材料及其制备方法和作为钠离子电池正极材料的应用。
技术介绍
随着人类社会的不断发展，当今世界人们对能源材料的需求越来越高。电池材料是最为常见的储能材料之一，在全世界都有广泛的应用。然而，由于锂元素在地球上的储量有限，现如今广为使用的锂离子电池价格不断提高，同时锂电池电极材料生产制备过程中造成的环境污染也不容小觑。钠元素与锂元素化学性质相近，在地球上有广泛的分布，因此钠离子电池被视为锂离子电池的有力替代，成为研究热点。然而，钠离子的半径较锂离子大，为实现钠离在电极材料中的顺利脱嵌，寻找合适的电极材料至关重要。在钠离子电池正极材料中，层状锰酸钠材料的电化学窗口较宽，具有理论容量高的优点，远高于其他材料，其理论容量高达243mAhg-1。但是，由于该材料的导电性较差，因此对电极材料的粒径要求也较高，较大粒径的电极材料可能无法完全放电，高倍率下的电化学性能也不能很好地发挥。其次，锰酸钠材料固有的姜泰勒效应导致的循环过程中晶格畸变，锰离子不断溶解，导致材料的放电容量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚吡咯包覆锰酸钠空心球电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将硫酸锰溶解在水中，形成溶液A；将碳酸氢钠溶液溶解在水中，形成溶液B，将溶液A与溶液B混合在一起反应，过滤得到碳酸锰实心球；(2)将高锰酸钾溶解在水中，得到溶液C；步骤(1)所得的碳酸锰实心球分散在水中，与溶液C混合，得到浑浊液D，配制盐酸溶液E，逐滴加入到浑浊液D中，过滤得到二氧化锰空心球；(3)将步骤(2)所得二氧化锰空心球和氢氧化钠研磨均匀，在空气氛围下高温煅烧，得到锰酸钠空心球；(4)配制吡咯单体、水与高氯酸钠混合溶液F，将步骤(3)所得锰酸钠空心球分散在溶液F中，得到浑浊液G，不断通入N2反应，得到聚吡...

【技术特征摘要】
1.一种聚吡咯包覆锰酸钠空心球电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将硫酸锰溶解在水中，形成溶液A；将碳酸氢钠溶液溶解在水中，形成溶液B，将溶液A与溶液B混合在一起反应，过滤得到碳酸锰实心球；(2)将高锰酸钾溶解在水中，得到溶液C；步骤(1)所得的碳酸锰实心球分散在水中，与溶液C混合，得到浑浊液D，配制盐酸溶液E，逐滴加入到浑浊液D中，过滤得到二氧化锰空心球；(3)将步骤(2)所得二氧化锰空心球和氢氧化钠研磨均匀，在空气氛围下高温煅烧，得到锰酸钠空心球；(4)配制吡咯单体、水与高氯酸钠混合溶液F，将步骤(3)所得锰酸钠空心球分散在溶液F中，得到浑浊液G，不断通入N2反应，得到聚吡咯包覆锰酸钠空心球电极材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的溶液A中硫酸锰的浓度为0.01molL-1～0.04molL-1，所述的溶液B中碳酸氢钠的浓度为0.1molL-1～0.35molL-1，所述的反应在15～35℃下进行1～5小时。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的溶液A中硫酸锰的浓度为0.016molL-1～0.032molL-1，所述的溶液B中碳酸氢钠的浓度为0.14molL-1～0.28molL-1，所述的反应在20～30℃下进行2～4小时。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的溶液C中高锰酸钾的浓度为0.02molL-1～0.08molL-1，所述的盐酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂江平，陆迪，姚珠君，王秀丽，夏新辉，谷长栋，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33