本发明专利技术公开了一种水系锌离子电池正极材料及其制备方法，涉及水系锌离子电池领域，解决了现有的作为锰基的锌离子电池材料导电性不好、容量衰减较快，且在充放电时其结构容易崩塌且材料的导电性较差，均限制了电池的容量的问题，现提出如下方案，其包括通过分别制备含有Cu与Nb的锰基材料，并将二者混合制得电极材料。本方法与材料本身获得良好的结构，且具有较为优异的电化学性能。有较为优异的电化学性能。有较为优异的电化学性能。
【技术实现步骤摘要】
一种水系锌离子电池正极材料及其制备方法
[0001]本专利技术涉及水系锌离子电池领域，尤其涉及一种水系锌离子电池正极材料及其制备方法。
技术介绍
[0002]水基锌电池是新开发出的容量大、安全性高的可充电电池，该电池由美国马里兰大学、陆军研究实验室和国家标准与技术研究院研究人员组成的研究小组，将传统的锌电池技术与水电池技术相结合研发而成，有望成为广泛使用的锂电池的理想替代品。
[0003]其通过锌离子在二氧化铝中可逆的脱出和嵌入(这一过程伴随锰的氧化和还原)，来实现电池的充放电。二氧化锰作为锌离子电池正极材料,它在地球中的储量丰富，价格低廉。但它也同样存在着一些问题,如导电性不好容量衰减较快，且在充放电时其结构容易崩塌且材料的导电性较差，均限制了电池的容量。因此提出一种水系锌离子电池正极材料及其制备方法。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种水系锌离子电池正极材料及其制备方法，解决了现有的作为锰基的锌离子电池材料导电性不好、容量衰减较快，且在充放电时其结构容易崩塌且材料的导电性较差，均限制了电池的容量的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种水系锌离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0006]S1：样品采用循环伏安电沉积法获得,制备时采用三电极体系,碳布为工作电极基底、饱和甘汞电极为参比电极、铂片为对电极对Cu掺杂的MnO2样品进行电解；
[0007]S2：配置Mn(CH3COO)2·
4H2O溶液，并将C
10
H5NbO
20
溶液加入配好的Mn(CH3COO)2·
4H2O溶液并搅拌；
[0008]S3：KMnO4溶液加人到上述已混合均匀的溶液中,并持续搅拌,最终得到棕褐色的沉淀物；
[0009]S4：将S1中制备好的电极材料用离子水反复洗涤多次，并抽滤、在真空烘箱中烘12h，将S3沉淀物用去离子水反复洗涤多次,并抽滤、在真空烘箱中烘12h；
[0010]S5：将S4中分别干燥得到的两种锰基材料按比例混并研磨、过筛,最终得到掺杂Nb与掺杂Cu的混合二氧化锰粉体材料；
[0011]S6：根据比例将混合二氧化锰粉体材料、导电剂、黏结剂分别称取后置于称量瓶中，并加入蒸馏水搅拌至三种物质混合均匀，然后将浆料涂于不锈钢箔上，并置于真空烘箱中烘干，最后通过冲片机冲压为极片。
[0012]进一步的，所述S1中的循环伏安电沉积法中在电位范围为0.7～1.3V,扫描速度为10mV/s,段数为10段的电沉积条件下进行，以及S1中的电解液为0.12mol/L MnCl2,0.06mol/L NaCl和0.06mol/L CuCl2。
[0013]进一步的，所述S2中的Mn(CH3COO)2·
4H2O溶液为0.1mol/L，C
10
H5NbO
20
溶液为0.01mol/L，且搅拌时间为40
‑
60min。
[0014]进一步的，所述S3中的KMnO4溶液为0.1mol/L，且S3中搅拌时长一般在4
‑
5小时。
[0015]进一步的，所述S5中的混并研磨时长为8
‑
10h，且过筛时使用1200目筛。
[0016]进一步的，所述S6中的搅拌时长为5
‑
6h。
[0017]本专利技术的另一目的在于提供一种掺杂Nb与掺杂Cu的混合二氧化锰粉体材料。
[0018]进一步的，作为水系锌离子电池正极材料。。
[0019]与相关技术相比较，本专利技术提供的一种水系锌离子电池正极材料及其制备方法具有如下有益效果：
[0020]本专利技术提供一种水系锌离子电池正极材料及其制备方法，通过在锰基材料中添加有Nb与Cu，而但使二氧化锰的颗粒更为细小，对其形貌产生了一定的修饰作用，使得材料本身获得良好的结构，且具有较为优异的电化学性能。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的一种水系锌离子电池正极材料及其制备方法的材料SEM图。
[0022]图2为本专利技术的一种水系锌离子电池正极材料及其制备方法的制作而得的电池做循环和的倍率性能测试曲线图。
[0023]图3为本专利技术的一种水系锌离子电池正极材料及其制备方法的制作而得的电池做充放电测试的曲线图。
具体实施方式
[0024]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]实施例1：
[0026]请参阅图1
‑
3，本专利技术提供一种技术方案：
[0027]一种水系锌离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0028](1)样品采用循环伏安电沉积法获得,制备时采用三电极体系,碳布为工作电极基底、饱和甘汞电极为参比电极、铂片为对电极对Cu掺杂的MnO2样品进行电解，,电位范围为0.7～1.3V,扫描速度为10mV/s,段数为10段的电沉积条件下进行，电解液为0.12mol/LMnCl2,0.06mol/L NaCl和0.06mol/L CuCl2。；
[0029](2)配置50mL的0.1mol/L的Mn(CH3COO)2·
4H2O溶液，将10mL的0.01mol/L的C
10
H5NbO
20
溶液加入配好的Mn(CH3COO)2·
4H2O溶液并搅拌50min；
[0030](3)将40mL的0.1mol KMnO4溶液加人到上述已混合均匀的溶液中，并持续搅拌4，最终得到棕褐色的沉淀物；；
[0031](4)将S1中制备好的电极材料用离子水反复洗涤多次，并抽滤、在真空烘箱中烘12h，将S3沉淀物用去离子水反复洗涤多次,并抽滤、在真空烘箱中烘12h；
[0032](5)将S4中分别干燥得到的两种锰基材料按比例混并研磨8h、过1200目筛,最终得
到掺杂Nb与掺杂Cu的混合二氧化锰粉体材料；
[0033](6)根据比例将混合二氧化锰粉体材料、导电剂、黏结剂分别称取后置于称量瓶中，并加入蒸馏水搅拌至三种物质混合均匀搅拌5h，然后将浆料涂于不锈钢箔上，并置于真空烘箱中烘干，最后通过冲片机冲压为极片。
[0034]实施例2：
[0035]请参阅图1
‑
3，本专利技术提供一种技术方案：
[0036]一种水系锌离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0037](1)样品采用循环伏安电沉积法获得,制备时采用三电极体系,碳布为工作电极基底、饱和甘汞电极为参比电极、铂片为对电极对Cu掺杂的MnO2样品进行电解，,电位范围为0.7～1.3V,扫描速度为10mV/s,段本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水系锌离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：样品采用循环伏安电沉积法获得,制备时采用三电极体系,碳布为工作电极基底、饱和甘汞电极为参比电极、铂片为对电极对Cu掺杂的MnO2样品进行电解；S2：配置Mn(CH3COO)2·
4H2O溶液，并将C
10
H5NbO
20
溶液加入配好的Mn(CH3COO)2·
4H2O溶液并搅拌；S3：KMnO4溶液加人到上述已混合均匀的溶液中,并持续搅拌,最终得到棕褐色的沉淀物；S4：将S1中制备好的电极材料用离子水反复洗涤多次，并抽滤、在真空烘箱中烘12h，将S3沉淀物用去离子水反复洗涤多次,并抽滤、在真空烘箱中烘12h；S5：将S4中分别干燥得到的两种锰基材料按比例混并研磨、过筛,最终得到掺杂Nb与掺杂Cu的混合二氧化锰粉体材料；S6：根据比例将混合二氧化锰粉体材料、导电剂、黏结剂分别称取后置于称量瓶中，并加入蒸馏水搅拌至三种物质混合均匀，然后将浆料涂于不锈钢箔上，并置于真空烘箱中烘干，最后通过冲片机冲压为极片。2.根据权利要求1所述的一种水系锌离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述S1中的循环伏安电沉积法中在电位范围为0.7～1.3V,扫描速度为10mV/s,段数为10段的电沉积条件下进行...
【专利技术属性】
技术研发人员：王刚，朱有军，王贝贝，陈阳阳，王淑婷，
申请(专利权)人：陕西中科纳米材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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