一种高性能锰酸钙储能电极材料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111211322A(43)申请公布日2020.05.29(21)申请号202010033516.1(22)申请日2020.01.13(71)申请人五邑大学地址529020广东省江门市蓬江区东成村22号(72)发明人卢锡洪曾思琪裴晓康宋寅郑得洲王付鑫徐维(74)专利代理机构广州市红荔专利代理有限公司44214代理人李彦孚(51)Int.Cl.H01M4/58(2010.01)H01M4/505(2010.01)H01M10/054(2010.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种高性能锰酸钙储能电极材料的制备方法(57)摘要本发明提供一种高性能锰酸钙储能电极材料的制备方法，所述的方法以钙源、锰源为前驱体，去离子水和无水乙醇为溶剂，通过水热反应合成锰酸钙纳米材料，并将其进行离心，清洗，烘干处理，并将水热反应合成锰酸钙纳米材料置于管式炉中，在氨气氛围下，在100～900℃下，进行退火处理30-180min，得到高性能的锰酸钙纳米材料，本发明操作简单，原料来源广，成本低，安全无毒和环境友好，极易大规模生产。另外，经过退火后，改变了样品的形貌，提高了样品的导电性，而且使其比表面积增大，活性位点增多，从而有效提高了锰酸钙的电容性能和倍率性能，在能源储能方面具有很广阔的应用前景。CN111211322ACN111211322A权利要求书1/1页1.一种高性能锰酸钙储能电极材料的制备方法，其特征在于：在氨气的氛围下，在管式炉中将水热反应合成的锰酸钙退火处理，以增加材料的活性位点，以提高材料的导电性，从而提高锰酸钙的电化学性能。2.根据权利要求1所述的一种高性能锰酸钙储能电极材料的制备方法，其特征在于：所述的水热反应合成的锰酸钙的方法如下：S1)、将0.1molL-1钙盐，0.2molL-1锰盐和0.75molL-1氢氧化钾，溶于为乙醇和水的比率为5:3的混合溶剂中，搅拌至完全溶解后，得到前驱体溶液；S2)、将前驱体溶液倒入反应釜中，在100-180℃的烘箱中反应8-15h，再经离心，清洗，烘干，即合成CaMn2O4粉末。3.根据权利要求1所述的一种高性能锰酸钙储能电极材料的制备方法，其特征在于：在管式炉中将水热反应合成的锰酸钙退火处理，具体为：将CaMn2O4粉末置于管式炉中，在氨气的氛围下，并在温度为100～900℃条件下，退火反应30～180min，得到退火后的锰酸钙，在氨气的氛围下，水热反应合成的锰酸钙退火处理，改变了样品的形貌，同时使其比表面积增大，导电性能增强，活性位点增多，从而提高锰酸钙的电化学性能。4.根据权利要求2所述的一种高性能锰酸钙储能电极材料的制备方法，其特征在于：步骤S1)中，所述的钙盐为氯化钙，所述的锰盐为氯化锰和高锰酸钾的混合物，其中，锰盐为氯化锰和高锰酸钾的质量比为8：2。5.根据权利要求2所述的一种高性能锰酸钙储能电极材料的制备方法，其特征在于：步骤S2)中，水热反应的温度为150℃，所述的水热反应时间为12h。6.根据权利要求3所述的一种高性能锰酸钙储能电极材料的制备方法，其特征在于：所述的退火温度为700℃，退火时间为90min。7.根据权利要求3所述的一种高性能锰酸钙储能电极材料的制备方法，其特征在于：将退火后得到所述的锰酸钙CaMn2O4、以及乙炔黑、PVDF按照质量比8：1:1进行3h～10h混合搅拌后，涂抹于碳纸上，烘干得到电极，将该电极作为负极材料，并以锌片为正极材料，1molL-1三氟甲烷磺酸锌为电解液组装得到纽扣电池。2CN111211322A说明书1/4页一种高性能锰酸钙储能电极材料的制备方法技术领域[0001]本发明涉及储能材料技术领域，尤其是一种高性能锰酸钙储能电极材料的制备方法。背景技术[0002]随着全球经济的快速发展，能源需求日益增加，化石燃料的过度消耗所造成的环境污染问题已经引起了世界各国的高度重视，开发研究可持续和可再生能源已经迫在眉睫。近年来，国家大力支持开发和研究二次清洁能源，以太阳能、风能、潮汐能、地热能和生物能为代表的新能源随之出现，它们具有来源丰富、可再生、绿色和环保等优点，但这些新能源会受地域、季节和环境等因素的影响，具有能量密度低、不可控的特点，无法直接应用于高功率的能源设备。因此，急需研发高效的能源存储、转换设备来存储上述不稳定的可再生能源。[0003]在各种储能体系中，水系锌离子电池因具有安全性高、环境友好、能量密度较高等优点而备受关注。目前，水系锌离子电池的正极材料主要包括锰基化合物、钒基化合物、普鲁士蓝类似物、有机化合物等。其中锰基化合物因资源丰富、价格低廉、具有多种可变价态，是一种极具潜力的锌离子电池的正极材料。但锰基正极材料存在导电性差，结构不稳定、储能