一种水系锰离子电池用宽工作电压锰离子预嵌入的VO2纳米棒制备方法技术

本发明专利技术涉及一种水系锰离子电池用宽工作电压锰离子预嵌入的VO<subgt;2</subgt;纳米棒制备方法。该VO<subgt;2</subgt;纳米电极材料具有独特隧道型晶体结构，在‑1.3V～1.1V允许锰离子和质子同时进行可逆的嵌入脱出反应，展现出高的比容量和优异的循环稳定性。可同时充当水系锰离子电池正负极。本发明专利技术工艺简单、制备速度快且符合绿色化学要求。使用制备出的VO<subgt;2</subgt;纳米棒作为电极材料，在0.5A g<supgt;‑1</supgt;的电流密度下，具有466mAh g<supgt;‑1</supgt;的高比容量。在5A g<supgt;‑1</supgt;的电流密度下，经过500圈的循环，容量保持率约为85％，展现出优异的循环稳定性能。是一种具有应用前景的水系锰离子电池电极材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电化学领域，具体涉及一种具有宽工作电压的隧道型晶体结构vo2纳米棒制备及其在水系锰离子电池中的应用。

技术介绍

1、近40年来，基于锂离子电化学拓扑嵌入机理的电池因其优异的能量密度而得到广泛应用然而，由于有机电解质带来的安全问题和原材料的高价格，寻找替代能源存储设备仍然是一个迫切的需求。在这种情况下，可充电的水系锰离子电池引起了研究者的广泛关注。作为地球富集元素，锰元素的地壳丰度达到了0.11％(1100ppm)，远超镍、锌、铜(<200ppm)等。因此，有利于实现较低成本储能器件构筑。相比于金属锌负极(zn2+/zn:–0.76v，5851mah cm–3/820mah g–1)，锰金属负极具有更低的标准还原电势以及更高的理论容量(mn2+/mn:–1.19v，7250mah cm–3/976mah g–1)。因此，水系锰离子电池具有潜在的高比能优势。

2、但当前锰离子电池体系中电极材料的开发仍然处于研究的初始阶段。一方面，迄今只有少数几种电极材料有相关报道。在电极材料的设计和理论基础方面存在明显不足，对于满足锰离子可逆嵌本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种具有宽工作电压锰离子预嵌入VO2纳米棒制备方法，其特征在于，首先通过水热法制备出具有隧道型晶体结构的无结晶水VO2纳米棒，其宽度为90-110纳米，长度为1-2微米；随后通过电化学预嵌入的方法，在隧道型晶体结构的空间内嵌入二价锰离子，最终制备出具有宽工作电压锰离子预嵌入VO2纳米棒。

2.权利要求1所述的一种具有宽工作电压锰离子预嵌入VO2纳米棒制备方法，其特征在于包括以下步骤：

3.按权利要求2所述的一种具有宽工作电压锰离子预嵌入VO2纳米棒制备方法，其特征在于步骤(1)所述水热反应温度为150～200℃，水热反应时间为6～48h。</p>

4.按权...

【技术特征摘要】

1.一种具有宽工作电压锰离子预嵌入vo2纳米棒制备方法，其特征在于，首先通过水热法制备出具有隧道型晶体结构的无结晶水vo2纳米棒，其宽度为90-110纳米，长度为1-2微米；随后通过电化学预嵌入的方法，在隧道型晶体结构的空间内嵌入二价锰离子，最终制备出具有宽工作电压锰离子预嵌入vo2纳米棒。

2.权利要求1所述的一种具有宽工作电压锰离子预嵌入vo2纳米棒制备方法，其特征在于包括以下步骤：

3.按权利要求2所述的一种具有宽工作电压锰离子预嵌入vo2纳米棒制备方法，其特征在于步骤(1)所述水热反应温度为150～200℃，水热反应时间为6～48h。

4.按权利要求2所述的一种具有宽工作电压锰离子预嵌入vo2纳米棒制备方法，其特征在于步骤(1)中醇溶液为甲醇、乙醇、乙二醇，浓度为10～30ml。

5.按权利要求2所述的一种具有宽工作电压锰离子预嵌入vo2纳米棒制备方法，其特征在于步骤(2)所述三电极体系，是以活性碳布、碳棒或金属铂作为对电极和参比电极、vo2极片做工作电极。

6.按权利要求2所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明，左春丽，孙威，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：