CN114361439A - 一种新型水系锌离子电池电极材料的制备方法与应用 - Google Patents
一种新型水系锌离子电池电极材料的制备方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114361439A CN114361439A CN202111434383.XA CN202111434383A CN114361439A CN 114361439 A CN114361439 A CN 114361439A CN 202111434383 A CN202111434383 A CN 202111434383A CN 114361439 A CN114361439 A CN 114361439A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ion battery
- electrode material
- zinc ion
- solution
- sodium
- 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
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N Zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 63
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 title claims abstract description 42
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 37
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 21
- GEYXPJBPASPPLI-UHFFFAOYSA-N manganese(III) oxide Inorganic materials O=[Mn]O[Mn]=O GEYXPJBPASPPLI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 14
- 150000002696 manganese Chemical class 0.000 claims abstract description 13
- 239000002073 nanorod Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000011656 manganese carbonate Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910000016 manganese(II) carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000002077 nanosphere Substances 0.000 claims abstract description 11
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims abstract description 9
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 40
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 24
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 20
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 claims description 12
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N ethylene glycol Natural products OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 10
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims description 6
- 101100513612 Microdochium nivale MnCO gene Proteins 0.000 claims description 5
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims description 5
- 229940071125 manganese acetate Drugs 0.000 claims description 5
- 229940099596 manganese sulfate Drugs 0.000 claims description 5
- 239000011702 manganese sulphate Substances 0.000 claims description 5
- 235000007079 manganese sulphate Nutrition 0.000 claims description 5
- UOGMEBQRZBEZQT-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);diacetate Chemical compound [Mn+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O UOGMEBQRZBEZQT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);dinitrate Chemical compound [Mn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L manganese(II) sulfate Chemical compound [Mn+2].[O-]S([O-])(=O)=O SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 claims description 5
- 125000003827 glycol group Chemical group 0.000 claims description 2
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001437 manganese ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 24
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L manganese oxide Inorganic materials [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 13
- IKULXUCKGDPJMZ-UHFFFAOYSA-N sodium manganese(2+) oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mn+2].[Na+] IKULXUCKGDPJMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 9
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 7
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 3
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 3
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 239000005486 organic electrolyte Substances 0.000 description 2
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910020657 Na3V2(PO4)3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020510 Na4Mn9O18 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007477 ZnMn2O4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- UBEWDCMIDFGDOO-UHFFFAOYSA-N cobalt(II,III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Co+2].[Co+3].[Co+3] UBEWDCMIDFGDOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 1
- 238000009831 deintercalation Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 1
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 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
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- 239000013225 prussian blue Substances 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L zinc sulfate Chemical compound [Zn+2].[O-]S([O-])(=O)=O NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229960001763 zinc sulfate Drugs 0.000 description 1
- 229910000368 zinc sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明公开了一种新型水系锌离子电池电极材料的制备方法与应用：(1)将锰盐溶解，然后与分散剂混合并搅拌均匀，得到溶液A；(2)向溶液A中加入钠源进行反应，得到MnCO3沉淀物；(3)将MnCO3沉淀物离心，洗涤，干燥，煅烧，得到多孔Mn2O3纳米球或纳米棒颗粒；(4)将多孔Mn2O3纳米球或纳米棒颗粒与钠盐混合均匀，煅烧，得到水系锌离子电池电极材料。应用：将制得的电极材料用作水系锌离子电池的正极材料。本发明制备的材料具有中空立方结构特征、比表面积大、分散性好、导电性好、结构稳定等优点；且制备方法简单，成本低；将所制备的电极材料组装水系锌离子电池后，可以得到优异性能的锌离子电池，对促进锌离子电池的商业化发展具有十分重要的意义。
Description
技术领域
本发明涉及水系电池电极材料制备技术领域，具体涉及一种新型水系锌离子电池电极材料的制备方法与应用。
背景技术
近年来，对清洁和可持续能源的需求极大地刺激了新型储能技术的研究。传统锂离子电池因其成本高，锂资源稀缺，且有机电解液存在潜在的安全隐患，限制了传统锂离子电池的发展。因此，急需开发安全性更好、成本更低廉的新型储能体系。在众多储能体系中，超级电容器和可充电锌离子电池备受关注。水系锌离子电池可以消除商用锂电池中有机电解质引起的安全问题，也可避免严苛的电池组装坏境。从有关水系锌离子电池正极材料报道看，其正极材料主要以MnO2、Mn3O4及ZnMn2O4为主，此外还有V2O5、Na3V2(PO4)3、普鲁士蓝类、Co3O4和有机电极材料等；对比看，锰氧化物作为水系锌离子电池正极材料比其他正极材料具有更高的能量密度。
然而，目前高能量密度的锰氧化物易受到锰溶解和结构崩塌的困扰，导致其容量和循环稳定性较差。因此，亟需开发一种即具备高能力密度又具备长循环性能的水系锌离子电池电极材料。
发明内容
针对目前高能量密度的锰氧化物易受到锰溶解和结构崩塌的困扰，本发明提出了一种新型水系锌离子电池电极材料的制备方法，本发明通过在电极材料制备过程中预嵌钠离子的方式，获得了高容量可稳定循环的可充电的电极材料，将其用作水系锌离子电池的正极材料，对于促进锌离子电池的商业化发展具有十分重要的意义。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种新型水系锌离子电池电极材料的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)将锰盐溶解，然后与分散剂混合并搅拌均匀，得到溶液A；
(2)向所述溶液A中加入钠源进行反应，得到MnCO3沉淀物；
(3)将所得MnCO3沉淀物离心，洗涤，干燥，高温煅烧，得到多孔Mn2O3纳米球颗粒或多孔Mn2O3纳米棒颗粒；
(4)将所得多孔Mn2O3纳米球颗粒或多孔Mn2O3纳米棒颗粒与钠盐混合均匀，然后继续煅烧，即可得到粒径可控的水系锌离子电池电极材料(钠锰氧化物)。
进一步的，所述新型水系锌离子电池电极材料的制备方法：步骤(1)中所述的锰盐为醋酸锰、硫酸锰、硝酸锰中任一种；所述的分散剂为乙二醇；将所述锰盐用去离子水溶解得到锰盐溶液，所述锰盐溶液与所述分散剂的体积比为2：1。
进一步的，所述新型水系锌离子电池电极材料的制备方法：所述锰盐溶液中锰离子浓度为0.5-1.0mol/L。
进一步的，所述新型水系锌离子电池电极材料的制备方法：步骤(2)中所述钠源选自碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、硫酸钠溶液中至少一种；所述钠源与所述分散剂的体积比为2：1。
进一步的，所述新型水系锌离子电池电极材料的制备方法：所述碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、硫酸钠溶液的浓度均为0.5-1.0mol/L。
进一步的，所述新型水系锌离子电池电极材料的制备方法：步骤(2)向所述溶液A中加入所述钠源在水热反应釜中以120-160℃反应18-24小时，得到MnCO3沉淀物。
进一步的，所述新型水系锌离子电池电极材料的制备方法：步骤(3)将所得MnCO3沉淀物离心，依次用去离子水和乙醇洗涤3-5次，然后在100-120℃下干燥8-12小时，接着在500-600℃下煅烧3-5小时，得到多孔Mn2O3纳米球颗粒或得到多孔Mn2O3纳米棒颗粒。
进一步的，所述新型水系锌离子电池电极材料的制备方法：步骤(4)将所得多孔Mn2O3纳米球颗粒或多孔Mn2O3纳米棒颗粒与所述钠盐按质量比1：(1.05-1.4)混合均匀，然后在700-900℃下煅烧5-8小时，即可得到水系锌离子电池电极材料，该电池电极材料即为粒径可控的钠锰氧化物(Na4Mn9O18)。
进一步的，所述新型水系锌离子电池电极材料的制备方法：所述的钠盐为碳酸钠或碳酸氢钠。
一种新型水系锌离子电池电极材料的应用，其特征在于，将上述制备方法制得的电极材料用作水系锌离子电池的正极材料。
本发明针对目前高能量密度的锰氧化物易受到锰溶解和结构崩塌的困扰，提出一种以钠锰氧化物(Na4Mn9O18)作为新型水系锌离子电池正极材料的制备方法，本发明的制备方法通过在电池正极材料制备过程中以预嵌钠离子的方式，获得高容量、可稳定循环的可充电的水系锌离子电池正极材料，将其用于组装水系锌离子电池对促进锌离子电池的商业化发展具有十分重要的意义。
发明的有益效果：
(1)针对现有技术中存在的高能量密度的锰氧化物易受到锰溶解和结构崩塌的问题，本发明目的在于提供了新型高能量密度钠锰氧化物(Na4Mn9O18)的制备方法，并将其作为水系锌离子电池正极材料，该电极材料具有中空立方结构特征、比表面积大、分散性好、导电性好、结构稳定等优点；且本发明的制备方法简单、制备成本低；将所制备的电极材料组装水系锌离子电池后，可以得到具有优异性能的锌离子电池，对促进锌离子电池的商业化发展具有十分重要的意义。
(2)本发明制备的水系锌离子电池正极材料(Na4Mn9O18)，具有较为良好的初始比容量，以及优异倍率性能以及循环稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例1制备的水系锌离子电池正极材料(Na4Mn9O18·9H2O)的X射线衍射图；
图2为本发明实施例1制备的水系锌离子电池正极材料(Na4Mn9O18·9H2O)的扫描电镜图；
图3为本发明实施例1制备的水系锌离子电池正极材料以扫描速率为5mV/s在2mol/L硫酸锌电解液中的循环伏安曲线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种新型水系锌离子电池电极材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将醋酸锰用去离子水溶解，得到0.75mol/L的醋酸锰溶液；然后取20mL0.75mol/L的醋酸锰溶液与10mL的乙二醇混合，并搅拌30分钟，得到溶液A；
(2)向所得溶液A中滴加20mL 0.75mol/L的碳酸钠和硫酸的混合溶液(其中碳酸钠溶液与硫酸钠溶液的体积比为1：1)，使其缓慢成核生长，滴加完毕后，反应溶液呈棕色，然后在水热反应釜中以160℃反应24小时，得到MnCO3沉淀物；
(3)冷却至室温后，将所得MnCO3沉淀物离心，然后依次用去离子水和乙醇洗涤3次，去除多余的有机和无机杂质，然后在120℃下干燥12小时，接着在550℃下高温煅烧4小时，得到多孔Mn2O3纳米球颗粒；
(4)将所得多孔Mn2O3纳米球颗粒与碳酸氢钠混合均匀(其中多孔Mn2O3纳米球颗粒与碳酸氢钠质量比为1：1.15)，然后以850℃煅烧6小时，得到粒径可控的水系锌离子电池正极材料，即为钠锰氧化物(Na4Mn9O18·9H2O)。
实施例2
一种新型水系锌离子电池电极材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将硫酸锰用去离子水溶解，得到0.75mol/L的硫酸锰溶液；然后取20mL0.75mol/L的硫酸锰溶液并与10mL的乙二醇混合，并搅拌30分钟，得到溶液A；
(2)向所得溶液A中滴加20mL 0.75mol/L的碳酸钠溶液，使其缓慢成核生长，滴加完毕后，反应溶液呈棕色，然后在水热反应釜中以150℃反应20小时，得到MnCO3沉淀物；
(3)冷却至室温后，将所得MnCO3沉淀物离心，然后依次用去离子水和乙醇洗涤5次，去除多余的有机和无机杂质，然后在110℃下干燥10小时，接着在600℃下高温煅烧3小时，得到多孔Mn2O3纳米棒颗粒；
(4)将所得多孔Mn2O3纳米棒颗粒与碳酸氢钠混合均匀(其中多孔Mn2O3纳米球颗粒与碳酸氢钠质量比为1：1.2)，然后在850℃下煅烧6小时，得到粒径可控的水系锌离子电池正极材料，即为钠锰氧化物(Na4Mn9O18·9H2O)。
实施例3
一种新型水系锌离子电池电极材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将硝酸锰用去离子水溶解，得到0.75mol/L的硝酸锰溶液；然后取20mL0.75mol/L的硝酸锰溶液并与10mL的乙二醇混合，并搅拌30分钟，得到溶液A；
(2)向所得溶液A中滴加20mL 0.75mol/L的碳酸氢钠溶液，使其缓慢成核生长，滴加完毕后，反应溶液呈棕色，然后在水热反应釜中以130℃反应24小时，得到MnCO3沉淀物；
(3)冷却至室温后，将所得MnCO3沉淀物离心，然后依次用去离子水和乙醇洗涤5次，去除多余的有机和无机杂质，然后在120℃下干燥8小时，接着在550℃下高温煅烧4小时，得到多孔Mn2O3纳米球颗粒；
(4)将所得多孔Mn2O3纳米球颗粒与碳酸钠混合均匀(其中多孔Mn2O3纳米球颗粒与碳酸氢钠质量比为1：1.3)，然后在900℃下煅烧5小时，得到粒径可控的水系锌离子电池正极材料，即为钠锰氧化物(Na4Mn9O18·9H2O)。
本发明针对现有高能量密度的锰氧化物易受到锰溶解和结构崩塌的问题，提出一种以钠锰氧化物(Na4Mn9O18)作为新型水系锌离子电池正极材料的制备方法，通过在电池正极材料制备过程中以预嵌钠离子的方式，获得高容量、可稳定循环的可充电的水系锌离子电池正极材料，将其用于组装水系锌离子电池，对促进锌离子电池的商业化发展具有十分重要的意义。
对上述实施例1制备的钠锰氧化物(Na4Mn9O18·9H2O)进行X射线衍射，其结果如图1所示，从图1中可以看出实施例1制备的产物峰型与标准卡片027-0750吻合，表明煅烧产物为Na4Mn9O18·9H2O。
对上述实施例2制备的钠锰氧化物(Na4Mn9O18·9H2O)进行扫描电镜(SEM)观察，其结果如图2所示，从图2中可以看出实施例2制备的产物其微观形貌呈中空和棒状结构，尺寸不到1微米，这样的结构可以拥有较大的比表面积可以用于存储电荷。
对上述实施例3制备的钠锰氧化物(Na4Mn9O18·9H2O)在扫描速率为5mV/s时进行CV测试，其结果如图3所示，从图3中可以看出，在1.05V和1.75V(vs.Zn2+/Zn)附近有一对氧化还原峰，分别对应于Zn2+在产物中的嵌入和脱出；实施例3的钠锰氧化物(Na4Mn9O18·9H2O)围成的面积较大，表明了其具有较大的比容量。
上述为本发明的较佳实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。凡由本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种新型水系锌离子电池电极材料的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)将锰盐溶解，然后与分散剂混合并搅拌均匀，得到溶液A；
(2)向所述溶液A中加入钠源进行反应，得到MnCO3沉淀物；
(3)将所得MnCO3沉淀物离心，洗涤，干燥，高温煅烧，得到多孔Mn2O3纳米球或纳米棒颗粒；
(4)将多孔Mn2O3纳米球或纳米棒颗粒与钠盐混合，然后继续煅烧，得到水系锌离子电池电极材料。
2.根据权利要求1所述的一种新型水系锌离子电池电极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的锰盐为醋酸锰、硫酸锰、硝酸锰中任一种；所述的分散剂为乙二醇；将所述锰盐用去离子水溶解得到锰盐溶液，所述锰盐溶液与所述分散剂的体积比为2：1。
3.根据权利要求2所述的一种新型水系锌离子电池电极材料的制备方法，其特征在于，所述锰盐溶液中锰离子浓度为0.5-1.0mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种新型水系锌离子电池电极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述钠源选自碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、硫酸钠溶液中至少一种；所述钠源与所述分散剂的体积比为2：1。
5.根据权利要求4所述的一种新型水系锌离子电池电极材料的制备方法，其特征在于，所述碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、硫酸钠溶液的浓度均为0.5-1.0mol/L。
6.根据权利要求1所述的一种新型水系锌离子电池电极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)向所述溶液A中加入所述钠源在水热反应釜中以120-160℃反应18-24小时，得到MnCO3沉淀物。
7.根据权利要求1所述的一种新型水系锌离子电池电极材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)将所得MnCO3沉淀物离心，依次用去离子水和乙醇洗涤3-5次，然后在100-120℃下干燥8-12小时，接着在500-600℃下煅烧3-5小时，得到多孔Mn2O3纳米球或纳米棒颗粒。
8.根据权利要求1所述的一种新型水系锌离子电池电极材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)将所得多孔Mn2O3纳米球或纳米棒颗粒与所述钠盐按质量比1：(1.05-1.4)混合均匀，然后在700-900℃下煅烧5-8小时，得到水系锌离子电池电极材料。
9.根据权利要求8所述的一种新型水系锌离子电池电极材料的制备方法，其特征在于，所述的钠盐为碳酸钠或碳酸氢钠。
10.一种新型水系锌离子电池电极材料的应用，其特征在于，将权利要求1-9任一项所述的制备方法制得的电极材料用作水系锌离子电池的正极材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111434383.XA CN114361439A (zh) | 2021-11-29 | 2021-11-29 | 一种新型水系锌离子电池电极材料的制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111434383.XA CN114361439A (zh) | 2021-11-29 | 2021-11-29 | 一种新型水系锌离子电池电极材料的制备方法与应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114361439A true CN114361439A (zh) | 2022-04-15 |
Family
ID=81097081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111434383.XA Pending CN114361439A (zh) | 2021-11-29 | 2021-11-29 | 一种新型水系锌离子电池电极材料的制备方法与应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114361439A (zh) |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013037999A (ja) * | 2011-08-10 | 2013-02-21 | Toyota Motor Corp | 金属空気電池 |
| US20130244100A1 (en) * | 2012-03-15 | 2013-09-19 | Imra America, Inc. | Iron phosphates: negative electrode materials for aqueous rechargeable sodium ion energy storage devices |
| WO2016023398A1 (zh) * | 2014-08-13 | 2016-02-18 | 江苏华东锂电技术研究院有限公司 | 负极活性材料及其制备方法以及锂离子电池 |
| CN106384674A (zh) * | 2016-10-25 | 2017-02-08 | 东莞市联洲知识产权运营管理有限公司 | 一种基于钛磷氧化物负极材料的水系可充钠离子电容电池 |
| CN107154496A (zh) * | 2017-05-08 | 2017-09-12 | 安康学院 | 一种制备石墨烯/锰酸钠柔性薄膜的方法及利用其制备水系钠锌复合电池的方法 |
| CN108539172A (zh) * | 2018-04-19 | 2018-09-14 | 吉首大学 | 高功率水系锌离子电池复合球形正极材料的制备方法 |
| CN109920974A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-06-21 | 瑞海泊有限公司 | 一种用明胶包覆的电极材料的制备方法及其应用 |
| CN110642236A (zh) * | 2019-09-02 | 2020-01-03 | 吉首大学 | 一种锌基水系电池负极材料及其制备方法 |
| CN112909247A (zh) * | 2021-01-21 | 2021-06-04 | 东北师范大学 | 一种锌离子电池正极材料及其制备方法和应用、锌离子电池 |
| CN113104896A (zh) * | 2021-03-19 | 2021-07-13 | 天津大学 | 一种纳米片状氧化锰材料的制备方法及其在水系锌离子电池中的应用 |
| CN113629225A (zh) * | 2021-06-22 | 2021-11-09 | 浙江裕源储能科技有限公司 | 一种复合锰氧化物及其制备方法和应用 |
-
2021
- 2021-11-29 CN CN202111434383.XA patent/CN114361439A/zh active Pending
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013037999A (ja) * | 2011-08-10 | 2013-02-21 | Toyota Motor Corp | 金属空気電池 |
| US20130244100A1 (en) * | 2012-03-15 | 2013-09-19 | Imra America, Inc. | Iron phosphates: negative electrode materials for aqueous rechargeable sodium ion energy storage devices |
| WO2016023398A1 (zh) * | 2014-08-13 | 2016-02-18 | 江苏华东锂电技术研究院有限公司 | 负极活性材料及其制备方法以及锂离子电池 |
| CN106384674A (zh) * | 2016-10-25 | 2017-02-08 | 东莞市联洲知识产权运营管理有限公司 | 一种基于钛磷氧化物负极材料的水系可充钠离子电容电池 |
| CN107154496A (zh) * | 2017-05-08 | 2017-09-12 | 安康学院 | 一种制备石墨烯/锰酸钠柔性薄膜的方法及利用其制备水系钠锌复合电池的方法 |
| CN108539172A (zh) * | 2018-04-19 | 2018-09-14 | 吉首大学 | 高功率水系锌离子电池复合球形正极材料的制备方法 |
| CN109920974A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-06-21 | 瑞海泊有限公司 | 一种用明胶包覆的电极材料的制备方法及其应用 |
| CN110642236A (zh) * | 2019-09-02 | 2020-01-03 | 吉首大学 | 一种锌基水系电池负极材料及其制备方法 |
| CN112909247A (zh) * | 2021-01-21 | 2021-06-04 | 东北师范大学 | 一种锌离子电池正极材料及其制备方法和应用、锌离子电池 |
| CN113104896A (zh) * | 2021-03-19 | 2021-07-13 | 天津大学 | 一种纳米片状氧化锰材料的制备方法及其在水系锌离子电池中的应用 |
| CN113629225A (zh) * | 2021-06-22 | 2021-11-09 | 浙江裕源储能科技有限公司 | 一种复合锰氧化物及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| YANLI SONG等: "Defective ZnOx@porous carbon nanofiber network inducing dendrite-free zinc plating as zinc metal anode for high-performance aqueous rechargeable Zn/Na4Mn9O18 battery based on hybrid electrolyte", 《JOURNAL OF POWER SOURCES》 * |
| 孙信: "过渡金属氧化物NaxMO2结构调控和储钠性能的研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 * |
| 陈均桄: "水系锌离子二次电池正极锰基化合物研究进展", 《南宁师范大学学报(自然科学版)》 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103855384B (zh) | 一种稀土掺杂改性的锂离子电池三元正极材料及其制备方法 | |
| CN101855755B (zh) | 非水电解液二次电池用Li-Ni类复合氧化物颗粒粉末及其制造方法,和非水电解质二次电池 | |
| CN106505193A (zh) | 单晶镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法和锂离子电池 | |
| CN105336941A (zh) | 高电压镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法、正极、电池 | |
| CN111785960A (zh) | 五氧化二钒/rGO包覆镍钴锰酸锂正极材料及制备方法 | |
| CN108232182A (zh) | 一种改性镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法 | |
| CN101704681B (zh) | 一种尖晶石结构钛酸锂的制备方法 | |
| CN113517424A (zh) | 一种高电压锂离子电池无钴正极材料及其制备方法 | |
| CN114843469B (zh) | 一种MgFe2O4改性的P2/O3型镍基层状钠离子电池正极材料及其制备方法 | |
| CN113422048B (zh) | 一种水系锌离子电池正极材料的制备方法及其应用 | |
| EP4234498A1 (en) | Doped high-nickel ternary material and preparation method therefor | |
| CN108807920B (zh) | Laso包覆八面体结构镍锰酸锂复合材料及制备方法 | |
| CN104037412A (zh) | 高性能锂离子二次电池负极材料多级结构纳米空心球的制备方法 | |
| CN110808372B (zh) | 一种改性富锂锰基正极材料及其制备方法与应用 | |
| CN113845152A (zh) | 镍锰酸锂正极材料、其制备方法和锂离子电池 | |
| CN114573033B (zh) | 一种团簇MnO2的制法、二次锌锰电池正极材料及二次锌锰电池 | |
| CN116504940A (zh) | 一种聚阴离子型钠离子电池正极材料及其制备方法和应用 | |
| CN103594696A (zh) | 一种表面包覆的锂离子电池高电压正极材料的制备方法 | |
| CN110911652B (zh) | 一种纳米球形α-MnO2/Bi2O3材料及其制备方法和应用 | |
| CN108649217B (zh) | 一种高电压锂电池正极材料球棒混合镍锰酸锂的制备方法 | |
| CN110190277A (zh) | 一种锂离子电池正极材料LiMnO2@C及其制备方法 | |
| CN115911331A (zh) | 一种低镍铜锰基钠离子电池正极材料的制备方法 | |
| CN113629225B (zh) | 一种复合锰氧化物及其制备方法和应用 | |
| CN114361439A (zh) | 一种新型水系锌离子电池电极材料的制备方法与应用 | |
| CN110835121B (zh) | 一种富锂锰基正极材料及其制备方法与应用 |
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: 20220415 |