一种石墨@二氧化锰/聚合物复合正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石墨@二氧化锰/聚合物复合正极材料及其制备方法和应用，属于水系可充电锌离子电池领域。本发明专利技术利用废旧锂离子电池的回收负极石墨粉末作为碳基底材料，并在其基底上原位生长聚合物插层的纳米针状二氧化锰，最终得到同时具备高容量、高放电电压和长寿命的石墨@二氧化锰/聚合物复合正极材料。本发明专利技术的制备方法简便易操作，原料价廉易得，获得的石墨@二氧化锰/聚合物复合正极材料制备的电池具有优异的比容量、倍率性能和循环稳定性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨@二氧化锰/聚合物复合正极材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及水系可充电锌离子电池领域，具体涉及的是一种石墨@二氧化锰/聚合物复合正极材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着全球性环境污染、极端气候和传统能源紧缺等问题的逐渐凸显，可持续再生的新型能源及其储备技术的发展需要亟待解决。锂离子电池和铅酸电池仍然占据当前可充电电池市场的主导地位。然而，当前锂钴金属资源短缺、有毒易腐蚀和易燃易爆等弊端，导致开发绿色环保、安全可靠且离子电导率高的水系可充电电池成为研究热点。特别是基于储量丰富、理论比容量优异(820mAh/g)且氧化还原电位较低(
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0.76V vs.SHE)的锌金属负极和含锌盐电解液的水系可充电锌离子电池的研究更为热门。当前，水系锌离子电池发展的瓶颈主要是高容量、高输出电压和结构稳定的正极材料。研究较多的正极材料主要分为两大类：以过渡金属氧化物为主的锰系、钒系和普鲁士蓝衍生物的无机物电极和以氧化还原活性芳香族分子及其聚合物形成的新型有机物电极。
[0003]具有结构多样、质轻环保本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨@二氧化锰/聚合物复合正极材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将锰盐、酸和石墨粉末溶于水中；所述石墨粉末为氧化后的石墨粉末；(2)将高锰酸钾和芳香族小分子溶于水中；(3)将步骤(2)得到的溶液和步骤(1)得到的溶液混合，反应，得到所述石墨@二氧化锰/聚合物复合正极材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)是将锰盐先溶于水中，然后逐滴加入酸，搅拌直至获得均匀澄清的溶液，然后加入石墨粉末，搅拌均匀；步骤(3)中，将步骤(2)得到的溶液逐滴加入步骤(1)得到的溶液中混合；步骤(3)中，所述混合后进行搅拌；具体的，所述搅拌是在50～60℃下以500～1000r/min的转速搅拌60～120min；步骤(3)中，所述反应在密闭容器中进行；具体为反应釜；所述反应的温度为120～160℃，反应时间为2～12h；步骤(3)中，所述反应后还包括冷却、清洗、抽滤和烘干的步骤；步骤(1)中锰盐和水的比为10～60mg/mL；步骤(2)中，高锰酸钾和水的比为15～30mg/mL；所述芳香族小分子和水的比为2～30mg/mL。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述锰盐、高锰酸钾和酸的摩尔比为1.5～1.7:1:0.55
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0.65；所述石墨粉末和锰盐的摩尔比1:0.8～2.5。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述石墨粉末为回收废旧锂离子电池的石墨负极得到的石墨粉末；所述锰盐为醋酸锰、硫酸锰和氯化锰中的至少一种；所述酸为稀硫酸、稀盐酸和稀硝酸中的至少一种；具体的，酸溶液的浓度可为0....

【专利技术属性】
技术研发人员：陈人杰，赵逸，李丽，宋志航，吴锋，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：