CN113571342A - 一种水系镁离子电容器及其制备方法 - Google Patents
一种水系镁离子电容器及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113571342A CN113571342A CN202110830064.4A CN202110830064A CN113571342A CN 113571342 A CN113571342 A CN 113571342A CN 202110830064 A CN202110830064 A CN 202110830064A CN 113571342 A CN113571342 A CN 113571342A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ion capacitor
- magnesium ion
- mno
- water
- deionized water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 44
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 44
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 37
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 32
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 14
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000002057 nanoflower Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 21
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 18
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 18
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L manganese oxide Inorganic materials [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 16
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 13
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 13
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 13
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 11
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 9
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 8
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 8
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 8
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 8
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 claims description 6
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims description 6
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims description 6
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims description 6
- 150000002696 manganese Chemical class 0.000 claims description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 6
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims description 6
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 claims description 6
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 5
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 5
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 5
- 239000012279 sodium borohydride Substances 0.000 claims description 5
- 229910000033 sodium borohydride Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000012448 Lithium borohydride Substances 0.000 claims description 4
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 4
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 claims description 4
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 4
- YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N magnesium nitrate Chemical compound [Mg+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910021380 Manganese Chloride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L Manganese chloride Chemical compound Cl[Mn]Cl GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 3
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 3
- 239000011565 manganese chloride Substances 0.000 claims description 3
- SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L manganese(II) sulfate Chemical compound [Mn+2].[O-]S([O-])(=O)=O SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 claims description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 claims description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 2
- 229920006184 cellulose methylcellulose Polymers 0.000 claims description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 2
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 claims description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 2
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 claims description 2
- 229940071125 manganese acetate Drugs 0.000 claims description 2
- 235000002867 manganese chloride Nutrition 0.000 claims description 2
- 229940099607 manganese chloride Drugs 0.000 claims description 2
- 229940099596 manganese sulfate Drugs 0.000 claims description 2
- 239000011702 manganese sulphate Substances 0.000 claims description 2
- 235000007079 manganese sulphate Nutrition 0.000 claims description 2
- UOGMEBQRZBEZQT-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);diacetate Chemical compound [Mn+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O UOGMEBQRZBEZQT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 2
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Inorganic materials O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 abstract description 3
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 abstract 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000000840 electrochemical analysis Methods 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000006886 Zingiber officinale Nutrition 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000007323 disproportionation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- 235000008397 ginger Nutrition 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000234314 Zingiber Species 0.000 description 1
- 244000273928 Zingiber officinale Species 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000026058 directional locomotion Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000357 manganese(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001841 zingiber officinale Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/32—Carbon-based
- H01G11/36—Nanostructures, e.g. nanofibres, nanotubes or fullerenes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/46—Metal oxides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/54—Electrolytes
- H01G11/58—Liquid electrolytes
- H01G11/62—Liquid electrolytes characterised by the solute, e.g. salts, anions or cations therein
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
- H01G11/86—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof specially adapted for electrodes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明属于电容器技术领域，涉及一种水系镁离子电容器及其制备方法。正极首先通过水热法制备出MnO2前驱体，再经过退火获得纯相的MnO2纳米花结构。再将制备好的MnO2纳米花通过在还原剂中处理最终获得一种具有相转变和体相缺陷的Mn3O4结构，有效地提高了水系镁离子电容器的整体性能。
Description
技术领域
本发明属于电容器技术领域，涉及一种水系镁离子电容器及其制备方法。
背景技术
随着人类社会的发展进步，能源问题越来越突出。随着经济社会的发展，全世界对环境 保护也越来越注重。现在大量使用的锂离子电池体系和铅酸电池体系等，虽然产业化应用已 经很成熟，但是由于这些电池体系中多少含有对环境对人体有害的成分，而且具有一定的安 全隐患，再加上离子型锂电池等体系本身的比能量密度并不出色，导致不管怎样开发改进续 航能力都无法满足社会进步(特别是新能源汽车)的需求。进入新世纪以来，市场上非常期 待储电量更大，环境友好，造价更低，更安全可靠电池。
近些年来，高效安全环保的电池体系，特别是可充电的电池体系，一直是各国科研团队 研究的热点领域。绿色电池更是研究人员要研究的重中之重。镁离子电容器因为其独特的性 能(镁有两个电子得失，而锂只有一个电子得失)，一直被认为是取代当前储能体系的新一代 的体系之一。与此同时，水系镁离子电容器由于使用了水溶液作为电解液，具有安全环保的 特点，更是受到了科学家们的关注。但是很遗憾的是，由于目前已开发的大部分氧化物电极 材料中的阴离子与镁离子具有很强的电效应，使得镁离子的定向移动被阻碍，无法自由行动， 此外，金属氧化物材料导电性较差加之材料反应活性较低。进而导致无法达到其理想性能。 所以开发出合适的电极材料对水系镁离子电容器的开发与应用尤其重要。
发明内容
为实现上述目的，本发明通过构建结构转化以及制造体相缺陷的Mn3O4，有效的解决镁 离子嵌入过程中由于姜泰勒效应带来的歧化现象从而导致Mn2+溶解问题，极大提高了电池的 循环寿命。缺陷的引入也同时增加了离子嵌入通道，从而提高了放电容量、导电性、反应动 力和电化学活性。该发明对后续水系镁离子电容器以及其它高价态水系电池的优化设计提供 了新思路，具有重要参考价值。
一种水系镁离子电容器的制备方法，一种水系镁离子电容器，制备方法包括如下步骤： 在正极材料、负极材料以及隔膜上滴入电解液组装成纽扣电池或柔性电池；所述的正极材料 是含体相缺陷的Mn3O4(D-Mn3O4)。
优选地，上述的一种水系镁离子电容器，所述的含体相缺陷的Mn3O4(D-Mn3O4)的制备 方法包括如下步骤：
1)纳米花片MnO2的合成：将一定量的KMnO4和锰盐，加入到去离子水中，搅拌，放 入聚四氟乙烯内衬的容器中，进行反应，待溶液自然冷却室温后，用去离子水洗涤抽滤，干 燥后煅烧；
2)含体相缺陷的Mn3O4(D-Mn3O4)的合成：将步骤1)合成的MnO2加入到一定浓度的还原剂中，搅拌后用去离子水洗涤抽滤，冷冻、最后冷冻干燥，得到目标产物。
优选地，上述的一种水系镁离子电容器，所述锰盐为硫酸锰、氯化锰和醋酸锰中的一种。
优选地，上述的一种水系镁离子电容器，步骤1)中，按质量比，KMnO4：锰盐＝1：0.15。
优选地，上述的一种水系镁离子电容器，步骤1)中，所述的反应是在160-200℃下反应 6-12h。
优选地，上述的一种水系镁离子电容器，步骤1)中，所述的煅烧的温度是在300-450℃ 下煅烧1-4h。
优选地，上述的一种水系镁离子电容器，步骤2)中，所述的还原剂为硼氢化钠、硼氢 化锂和硼氢化镍中的一种。
优选地，上述的一种水系镁离子电容器，按质量比，MnO2：还原剂＝2：1。
优选地，上述的一种水系镁离子电容器，其特征在于，所述的负极材料是将负极活性材 料、粘结剂、导电剂按照8：1：1的比例研磨混合均匀，并将浆料均匀涂覆在集流体上得到 的；所述的负极活性材料为石墨烯、活性炭和碳纳米管的一种；所述的导电剂为乙炔黑、活 性炭和Super P中的一种；所述的粘结剂是PVDF、PTFE和CMC中的一种；所述的集流体 为碳纸、铜箔和泡沫镍的一种。
优选地，上述的一种水系镁离子电容器，所述的隔膜为纤维素隔膜、聚丙烯膜、隔膜纸 和高分子半透膜中的一种；所述的电解液为硫酸镁、氯化镁和硝酸镁的一种。
本发明设计了一种水系镁离子电容器的制备方法，具有以下优点：
1、通过构建结构转化以及制造体相缺陷，有效的解决镁离子嵌入过程中由于姜泰勒效应 带来的歧化现象从而导致Mn2+溶解问题，极大提高了电池的循环寿命。
2、缺陷的引入也同时增加了离子嵌入通道，从而提高了放电容量、导电性、反应动力和 电化学活性。
3、具有廉价，环保、可回收性。
4、具有很好的能量密度和功率密度等优点。
5、合成工艺和组装工艺简单，易于操作控制，适于连续化大规模生产。
附图说明
图1(a)D-Mn3O4的扫描电镜图，(b)XRD图谱，(c)D-Mn3O4的透射电镜图，(d)镁离子电 容器充放电曲线图。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限如此，凡是对本发明技术方案进 行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范 围中。
实施例1正极材料含体相缺陷的Mn3O4(D-Mn3O4)
1)纳米花片MnO2的合成：1g的KMnO4和0.15g的MnSO4·H2O，加入到70mL去离子 水中，搅拌24h，放入100mL聚四氟乙烯内衬中，在200℃下反应12h。待溶液自然冷却室温 后，用去离子水洗涤抽滤，再在60℃下真空干燥24h。然后在马弗炉300℃下煅烧3h。
2)含体相缺陷的Mn3O4的合成：将上述方法合成的0.2gMnO2加入到60mL 0.1g的NaBH4中，搅拌1h。搅拌完成后用去离子水洗涤抽滤，然后放入冰箱在-20℃冷冻2h。最后冷冻干 燥24h。
实施例2正极材料含体相缺陷的Mn3O4(D-Mn3O4)
1)纳米花片MnO2的合成：1g的KMnO4和0.15gMnCl2·4H2O，加入到70mL去离子水 中，搅拌12h，放入100mL聚四氟乙烯内衬中，180℃中反应24h。待溶液自然冷却室温后， 用去离子水洗涤抽滤，再在60℃下真空干燥12h。然后在马弗炉400℃下煅烧2h。
2)含体相缺陷的Mn3O4的合成：将上述方法合成的0.1gMnO2加入到60mL 0.1g的NaBH4中，搅拌1h。搅拌完成后用去离子水洗涤抽滤，然后放入冰箱-20℃冷冻2h。最后冷冻干燥 24h。
实施例3正极材料含体相缺陷的Mn3O4(D-Mn3O4)
1)纳米花片MnO2的合成：1g的KMnO4和0.15g的(CH3COO)2Mn，加入到70mL 去离子水中，搅拌24h，放入100mL聚四氟乙烯内衬中，160℃中反应8h。待溶液自然冷却 室温后，用去离子水洗涤抽滤，再在60℃下真空干燥24h。然后在马弗炉350℃下煅烧2h。
2)含体相缺陷的Mn3O4的合成：将上述方法合成的0.1gMnO2加入到60mL 0.2g的LiBH4中，搅拌1h。搅拌完成后用去离子水洗涤抽滤，然后放入冰箱-20℃冷冻2h。最后冷冻干燥 12h。
实施例4正极材料含体相缺陷的Mn3O4(D-Mn3O4)
1)纳米花片MnO2的合成：0.5g的KMnO4和0.2g的(CH3COO)2Mn，加入到70mL 去离子水中，搅拌一夜，放入100mL聚四氟乙烯内衬中，180℃中反应8h。待溶液自然冷却 室温后，用去离子水洗涤抽滤，再在60℃下真空干燥24h。然后在马弗炉400℃下煅烧2h。
2)含体相缺陷的Mn3O4的合成：将上述方法合成的0.2gMnO2加入到60mL 0.05g的LiBH4中，搅拌1h。搅拌完成后用去离子水洗涤抽滤，然后放入冰箱-20℃冷冻2h。最后冷冻干燥 24h。
实施例5负极材料的制备
将活性炭、PVDF、SuperP按比例8:1:1研磨混合均匀，并将涂料均匀涂覆在碳纸上。
实施例6负极材料的制备
将石墨烯、PVDF、SuperP按比例7:2:1研磨混合均匀，并将涂料均匀涂覆在碳纸上。
实施例7负极材料的制备
将石墨烯、PVDF、SuperP按比例7:2:1研磨混合均匀，并将涂料均匀涂覆在泡沫镍上。
实施例8一种水系镁离子电容器
将实施例1制备的含体相缺陷的Mn3O4(D-Mn3O4)作为正极材料，将实施例5制作的为负 极材料，电解液选取1M的MgSO4进行电化学测试，隔膜为纤维素隔膜。
实施例9一种水系镁离子电容器
将实施例2制备的含体相缺陷的Mn3O4(D-Mn3O4)作为正极材料，将实施例6制作的为负 极材料，电解液选取1M的Mg(NO3)2进行电化学测试，隔膜为聚丙烯膜。
实施例10一种水系镁离子电容器
将实施例3制备的含体相缺陷的Mn3O4(D-Mn3O4)作为正极材料，将实施例7制作的为负 极材料，电解液选取1M的MgCl2进行电化学测试，隔膜为聚丙烯膜。
实施例11一种水系镁离子电容器
将实施例4制备的含体相缺陷的Mn3O4(D-Mn3O4)作为正极材料，将实施例7制作的为负 极材料，电解液选取1M的MgCl2进行电化学测试，隔膜为聚丙烯膜。
按照上述实施例8、9和10组装的三种镁离子电池我们得到实施例8的电化学性能最好， 在电流密度为0.1Ag-1时放电时间大约达到5000秒(如图1(d)所示)，由于在反应温度在200℃ 下反应12h形成的二氧化锰纳米花片更加均一，同时在使用NaBH4作为还原剂时，形成的体 相缺陷更多，因此更容易存储更多的镁离子，同时对镁离子的嵌入和脱出具有促进作用，从 而提高了其性能。
Claims (10)
1.一种水系镁离子电容器，其特征在于，制备方法包括如下步骤：在正极材料、负极材料以及隔膜上滴入电解液组装成纽扣电池或柔性电池；所述的正极材料是含体相缺陷的Mn3O4(D-Mn3O4)。
2.根据权利要求1所述的一种水系镁离子电容器，其特征在于，所述的含体相缺陷的Mn3O4(D-Mn3O4)的制备方法包括如下步骤：
1)纳米花片MnO2的合成：将一定量的KMnO4和锰盐，加入到去离子水中，搅拌，放入聚四氟乙烯内衬的容器中，进行反应，待溶液自然冷却室温后，用去离子水洗涤抽滤，干燥后煅烧；
2)含体相缺陷的Mn3O4(D-Mn3O4)的合成：将步骤1)合成的MnO2加入到一定浓度的还原剂中，搅拌后用去离子水洗涤抽滤，冷冻、最后冷冻干燥，得到目标产物。
3.根据权利要求2所述的一种水系镁离子电容器，其特征在于，所述锰盐为硫酸锰、氯化锰和醋酸锰中的一种。
4.根据权利要求3所述的一种水系镁离子电容器，其特征在于，步骤1)中，按质量比，KMnO4：锰盐＝1：0.15。
5.根据权利要求4所述的一种水系镁离子电容器，其特征在于，步骤1)中，所述的反应是在160-200℃下反应6-12h。
6.根据权利要求5所述的一种水系镁离子电容器，其特征在于，步骤1)中，所述的煅烧的温度是在300-450℃下煅烧1-4h。
7.根据权利要求6所述的一种水系镁离子电容器，其特征在于，步骤2)中，所述的还原剂为硼氢化钠、硼氢化锂和硼氢化镍中的一种。
8.根据权利要求7所述的一种水系镁离子电容器，其特征在于，按质量比(或摩尔比)，MnO2：还原剂＝2：1。
9.根据权利要求1所述的一种水系镁离子电容器，其特征在于，所述的负极材料是将负极活性材料、粘结剂、导电剂按照8：1：1的比例研磨混合均匀，并将浆料均匀涂覆在集流体上得到的；所述的负极活性材料为石墨烯、活性炭和碳纳米管的一种；所述的导电剂为乙炔黑、活性炭和Super P中的一种；所述的粘结剂是PVDF、PTFE和CMC中的一种；所述的集流体为碳纸、铜箔和泡沫镍的一种。
10.根据权利要求1所述的一种水系镁离子电容器，其特征在于，所述的隔膜为纤维素隔膜、聚丙烯膜、隔膜纸和高分子半透膜中的一种；所述的电解液为硫酸镁、氯化镁和硝酸镁的一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110830064.4A CN113571342A (zh) | 2021-07-22 | 2021-07-22 | 一种水系镁离子电容器及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110830064.4A CN113571342A (zh) | 2021-07-22 | 2021-07-22 | 一种水系镁离子电容器及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113571342A true CN113571342A (zh) | 2021-10-29 |
Family
ID=78166233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110830064.4A Pending CN113571342A (zh) | 2021-07-22 | 2021-07-22 | 一种水系镁离子电容器及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113571342A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115395035A (zh) * | 2022-09-05 | 2022-11-25 | 嘉兴中科轻合金技术工程中心 | 一种水激活镁一次电池及其正极浆料制备工艺 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103337378A (zh) * | 2013-06-06 | 2013-10-02 | 燕山大学 | 一种将Hummers法产生的废液转化为锰氧化物电极材料的方法 |
| CN104319108A (zh) * | 2014-10-22 | 2015-01-28 | 上海应用技术学院 | 一种石墨烯/四氧化三锰复合电极材料的制备方法 |
| CN106299392A (zh) * | 2016-08-26 | 2017-01-04 | 天津大学 | 一种具有锰缺陷的纳米Mn3O4及其制备方法及其在电催化氧还原反应中的应用 |
| CN108365182A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-08-03 | 杭州电子科技大学 | 铁离子掺杂纳米四氧化三锰/多层石墨烯复合材料及其制备方法及应用其的锂电池 |
| CN108539205A (zh) * | 2018-03-15 | 2018-09-14 | 上海交通大学 | 铝空气电池用催化剂、空气电极及其制备方法 |
| CN109449437A (zh) * | 2018-09-19 | 2019-03-08 | 北京大学 | 一种环保型水系电池及其制备方法 |
| CN109809491A (zh) * | 2019-01-08 | 2019-05-28 | 江苏理工学院 | 一种微米花球状四氧化三锰及其制备和应用 |
-
2021
- 2021-07-22 CN CN202110830064.4A patent/CN113571342A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103337378A (zh) * | 2013-06-06 | 2013-10-02 | 燕山大学 | 一种将Hummers法产生的废液转化为锰氧化物电极材料的方法 |
| CN104319108A (zh) * | 2014-10-22 | 2015-01-28 | 上海应用技术学院 | 一种石墨烯/四氧化三锰复合电极材料的制备方法 |
| CN106299392A (zh) * | 2016-08-26 | 2017-01-04 | 天津大学 | 一种具有锰缺陷的纳米Mn3O4及其制备方法及其在电催化氧还原反应中的应用 |
| CN108365182A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-08-03 | 杭州电子科技大学 | 铁离子掺杂纳米四氧化三锰/多层石墨烯复合材料及其制备方法及应用其的锂电池 |
| CN108539205A (zh) * | 2018-03-15 | 2018-09-14 | 上海交通大学 | 铝空气电池用催化剂、空气电极及其制备方法 |
| CN109449437A (zh) * | 2018-09-19 | 2019-03-08 | 北京大学 | 一种环保型水系电池及其制备方法 |
| CN109809491A (zh) * | 2019-01-08 | 2019-05-28 | 江苏理工学院 | 一种微米花球状四氧化三锰及其制备和应用 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115395035A (zh) * | 2022-09-05 | 2022-11-25 | 嘉兴中科轻合金技术工程中心 | 一种水激活镁一次电池及其正极浆料制备工艺 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110943213B (zh) | 一种MOF衍生多孔碳盒负载Co3V2O8复合负极材料及其制备方法和应用 | |
| Niu et al. | Hierarchically porous CuCo2O4 microflowers: a superior anode material for Li-ion batteries and a stable cathode electrocatalyst for Li-O2 batteries | |
| CN112886004B (zh) | 一种水系锌离子电池正极材料及相匹配电解液 | |
| Xiang et al. | Construction of ZnCo 2 S 4@ Ni (OH) 2 core–shell nanostructures for asymmetric supercapacitors with high energy densities | |
| CN111180709B (zh) | 碳纳米管、金属铜共掺杂草酸亚铁锂电池复合负极材料及其制备方法 | |
| CN108933237B (zh) | 一种锂离子电池正极材料的制备方法及应用 | |
| CN106887575B (zh) | 一种钴酸锌/石墨烯复合负极材料及其制备方法和锂离子电池 | |
| WO2015021789A1 (zh) | 一种高倍率水系碱金属电化学电池正极材料及其制备方法 | |
| CN104157858B (zh) | 分级多孔四氧化三铁/石墨烯纳米线及其制备方法和应用 | |
| CN104934592A (zh) | 一种锂离子电池负极材料ZnMnO3的制备方法 | |
| CN115010946B (zh) | 金属-有机配位聚合物m2cax及其制备方法与应用 | |
| Long et al. | Heterostructure Fe 2 O 3 nanorods@ imine-based covalent organic framework for long cycling and high-rate lithium storage | |
| CN109888236B (zh) | 一种锂硫电池正极材料的制备方法 | |
| Shuang et al. | Engineering the modulation of the active sites and pores of pristine metal–organic frameworks for high-performance sodium-ion storage | |
| CN112694079B (zh) | 一种杂多酸刻蚀胶囊状空心多孔碳壳、制备方法及其在锂硫电池中的应用 | |
| CN113571342A (zh) | 一种水系镁离子电容器及其制备方法 | |
| Zhao et al. | A CoSe 2-based 3D conductive network for high-performance potassium storage: enhancing charge transportation by encapsulation and restriction strategy | |
| CN114678499B (zh) | 一种单层过渡金属硫化物/石墨烯复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN110707299A (zh) | 一种钒氧化物/碳/粘土复合正极材料及其制备方法和在水系电池中应用 | |
| CN113387385B (zh) | 一类富氧空位缺陷的二维无定形钼基氧化物复合材料的制备方法及其应用 | |
| CN111192762B (zh) | 一种Cu-Co-P复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN110416512B (zh) | 基于Bi4Ti3O12@C/S复合材料的制备方法、复合材料及应用 | |
| CN111446439B (zh) | S@MxSnSy@C复合正极活性材料及其制备和在锂硫电池中的应用 | |
| CN111341567B (zh) | 一种3D杨絮衍生碳支撑NiCo-LDH纳米片超级电容器及制备方法 | |
| CN113745482A (zh) | 一种三氧化钼/二硫化钼/沥青焦活性炭三元钠离子电池负极材料及制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211029 |