一种水系锌离子电池正极材料MnO2@CNT及其制备方法技术

技术编号：40552365 阅读：6 留言：0更新日期：2024-03-05 19:12

本发明专利技术公开了一种水系锌离子电池正极材料MnO<subgt;2</subgt;@CNT及其制备方法，涉及水系锌离子电池领域，解决现有锌离子电池锰基材料导电性差、容量衰减较快的问题。MnO<subgt;2</subgt;@CNT复合材料主要通过一步水热合成，该方法包括以下三个步骤，步骤一，分别将乙酸锰、高锰酸钾和碳纳米管加入去离子水中，然后磁力搅拌形成均匀的混合溶液；步骤二，将均匀的混合溶液转移到水热反应釜中，然后将其置于烘箱中进行水热反应；步骤三，收集水热反应釜中的沉淀物，分别用乙醇和去离子水交替清洗，然后进行真空干燥，获得棕色粉末。本发明专利技术制备方法操作简单，不需要复杂设备，成本低廉，产物环境友好，可实现大规模制备。本发明专利技术制得的MnO<subgt;2</subgt;@CNT纳米纤维材料在0.1A g<supgt;‑1</supgt;的电流密度下表现出325mAh g<supgt;‑1</supgt;的高比容量，同时具有优越的电化学循环性能，是一种优异的水系锌离子电池电极材料，具有良好的应用潜力。

全部详细技术资料下载

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水系锌离子电池领域，具体涉及一种水系锌离子电池正极材料mno2@cnt及其制备方法。

技术介绍

1、水系锌离子电池使用中性/弱酸性含锌离子水溶液作为电解液，具有高离子电导率、低成本、环保安全和性能优异等优点，被认为是有望取代锂离子电池的下一代二次电池技术，在近年来引起广泛关注。锰基正极材料凭借锰的多重可变价态，理论上可提供高放电容量，是研制高比能量锌离子电池，实现规模商用的理想选择。

2、在当前研究的锰基正极材料中，二氧化锰(mno2)因其储量丰富、价格低廉和高的理论容量而得到广泛的关注和研究。然而其低的电导率和不稳定的结构使其具有较差的倍率性能和循环稳定性，这极大地限制了mno2材料的实际应用。因此，提升mno2材料的电导率和循环稳定性对于构建高性能的水系锌离子电池具有重要的意义。

技术实现思路

1、本专利技术为了解决现有锌离子电池锰基正极材料导电性差、容量衰减较快的问题，在锰基材料中引入高导电性的碳纳米管(cnt)，提出了一种水系锌离子电池正极材料mno2@cnt及其制备方法。

2、本专利技术采用的技术方案，具体包括以下步骤：

3、步骤一，分别将乙酸锰、高锰酸钾和碳纳米管加入去离子水中，然后磁力搅拌形成均匀的混合溶液；

4、步骤二，将均匀的混合溶液转移到水热反应釜中，然后将其置于烘箱中进行水热反应；

5、步骤三，收集水热反应釜中的沉淀物，分别用乙醇和去离子水交替清洗，然后进行真空干燥，获得棕色粉末。>

6、进一步地，所述步骤一中，乙酸锰为17.0～34.0mmol，高锰酸钾为8.1～16.2mmol，碳纳米管为0.1～0.5g。

7、进一步地，所述步骤一中，去离子水的体积为100～300ml。

8、进一步地，所述步骤二中，水热反应的温度为100～180℃，水热反应的时间为10～24h。

9、进一步地，所述步骤三中，用乙醇和去离子水交替清洗3～6次。

10、进一步地，所述步骤三中，真空干燥的温度为80～100℃，真空干燥的时间为10～24h。

11、进一步地，所述步骤三中，获得的棕色粉末为mno2@cnt样品。

12、与已报道的制备方法相比，本专利技术通过调控前驱体溶液浓度、水热时间和水热温度等条件，使mno2在cnt的径向均匀生长，成功制备了mno2@cnt复合材料，该方法制备过程简单，且易于大规模制备，具有良好的发展前景。在mno2@cnt复合材料中，引入的cnt能够为电荷的快速移动提供更多的传输路径，显著提升其电子电导率。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种水系锌离子电池正极材料MnO2@CNT及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种水系锌离子电池正极材料MnO2@CNT及其制备方法，其特征在于，所述步骤一中，乙酸锰为17.0～34.0mmol，高锰酸钾为8.1～16.2mmol，碳纳米管为0.1～0.5g。

3.根据权利要求1所述的一种水系锌离子电池正极材料MnO2@CNT及其制备方法，其特征在于，所述步骤一中，去离子水的体积为100～300mL。

4.根据权利要求1所述的一种水系锌离子电池正极材料MnO2@CNT及其制备方法，其特征在于，所述步骤二中，水热反应的温度为100～180℃，水热反应的时间为10～24h。

5.根据权利要求1所述的一种水系锌离子电池正极材料MnO2@CNT及其制备方法，其特征在于，所述步骤三中，用乙醇和去离子水交替清洗3～6次。

6.根据权利要求1所述的一种水系锌离子电池正极材料MnO2@CNT及其制备方法，其特征在于，所述步骤三中，真空干燥的温度为80～100℃，真空干燥的时间为10～24h。