一种用于水系锌离子电池正极的纳米复合材料的制备方法.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CN110190272A(43)申请公布日2019.08.30(21)申请号201910613785.2(22)申请日2019.07.09(71)申请人齐鲁工业大学地址250353山东省济南市长清区崮云湖街道大学路3501号(72)发明人刘伟良马世超鲍金铭李栋任慢慢(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/50(2010.01)H01M10/36(2010.01)B82Y30/00(2011.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称一种用于水系锌离子电池正极的纳米复合材料的制备方法(57)摘要本发明公开了一种用于水系锌离子电池正极的纳米复合材料的制备方法。首先，将硫酸锰、高锰酸钾、硫酸和去离子水按照一定比例混合搅拌，形成均一的溶液。然后将其转移到反应釜，置于100~120°C的烘箱中，连续反应12~24h，得到纳米棒状的二氧化锰。进而将二氧化锰与硝酸锌、十六烷基三甲基溴化铵和二甲基咪唑按一定质量比溶解在适量醇类溶液中，最后放置于管式炉中，焙烧至500~700°C，保温1~4h，得到复合材料。该制备方法相对简单、生产成本低廉、原料来源广泛，得到的复合正极材料具有良好的电化学性能，所装配的水系锌离子电池具有良好的应用前景。CN110190272ACN110190272A权利要求书1/1页1.一种用于水系锌离子电池正极的纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将硫酸锰、高锰酸钾、硫酸按照摩尔比3:1.5~2:0.5~1加入50~70ml去离子水中混合后常温搅拌1~3h，形成均一的溶液，转移到反应釜，置于100~120°C的烘箱中，连续反应12~24h，得到黑色溶液，用乙醇和去离子水交替洗涤3~4次，将产物在40~60°C下干燥得到纳米棒状的二氧化锰；（2）将步骤（1）所得纳米棒状的二氧化锰与硝酸锌、十六烷基三甲基溴化铵按质量比1:9~12:16~20溶解在适量醇类溶液中，搅拌15~60min，形成均一溶液，称为溶液A；（3）同时将0.8~1.0g的二甲基咪唑加入30~50ml醇类溶液中，超声分散15~30min，形成均一溶液，称为溶液B，将步骤（2）中所述的溶液A与溶液B进行混合，继续搅拌6~12h，形成均一的溶液，将溶液倒入反应釜中，放置于80~120°C的烘箱中，连续反应12~24h，离心得到黑色的固体物质，用甲醇或乙醇洗涤3~4次，40~60°C下真空干燥得到产物；（4）将步骤（3）产物置于坩埚中，采用管式炉进行焙烧，条件为：Ar气氛，以2~10°C/min速率升温至550~700°C，保温1~4h，自然冷却至室温，然后将得到黑色固体研磨均匀；（5）取上述步骤（4）中的粉末状产物、导电剂和粘结剂按照质量比7~8:1~2:1混合，并滴加适量N-甲基吡咯烷酮，用球磨机研磨3~5h后，将混合浆料涂布在不锈钢箔上，在100~120°C下真空干燥10~12h，得到正极材料。2.根据权利要求1所述一种用于水系锌离子电池正极的纳米复合材料的制备方法，其特征在于所述步骤（2）中醇类是甲醇、乙醇或乙二醇中的至少一种。3.根据权利要求1所述一种用于水系锌离子电池正极的纳米复合材料的制备方法其特征在于所述步骤（3）中将溶液倒入反应釜中，在100°C温度下连续反应12h。4.根据权利要求1所述一种用于水系锌离子电池正极的纳米复合材料的制备方法其特征在于所述步骤（4）中焙烧最佳温度为600°C，时间为3h。5.根据权利要求1所述一种用于水系锌离子电池正极的纳米复合材料的制备方法，其特征在于所述步骤（5）中导电剂为乙炔黑、导电碳黑、石墨烯或碳纳米管中至少一种。6.根据权利要求1所述一种用于水系锌离子电池正极的纳米复合材料的制备方法，其特征在于所述步骤（5）中粘结剂为聚偏氯乙烯、丙烯腈多元共聚物或丁苯橡胶中的一种。2CN110190272A说明书1/4页一种用于水系锌离子电池正极的纳米复合材料的制备方法技术领域[0001]本发明属于电池技术领域，具体为水系锌离子二次电池正极材料的制备方法。背景技术[0002]锂离子电池由于其能量密度高，被视为是最有前途的储能装置。然而，在大规模的应用中，成本、使用寿命和安全都是需要考虑的极其重要的因素。与有机体系电池相比较而言，水系电池的电解液价格低廉且不易燃，制作条件和工艺较为简单，制备成本低，有望成为锂/钠离子电池的替代品。因此，可充电的水系锌离子电池由于其低成本、安全、环保的优点得到了持续的关注。目前，已经报道了许多有意义的关于水系锌离子电池的工作，包括金属锌负极，电解液，正极材料（如：锰基氧化物，普鲁士蓝衍生物，钒基氧化物，聚阴离子化合物，Chevrel相化合物，有机正极材料等）。但是水系锌离子