[发明专利]多孔锰酸铜制备方法及其作为锌离子电池正极材料的应用

说明书

本发明提供了一种多孔锰酸铜的制备方法，至少包括如下步骤：在含有可溶性铜离子及锰离子的混合溶液中加入柠檬酸，加热、搅拌、烘干后得到前驱体，所述前驱体在500‑700℃条件下烧结3‑5h后得到多孔锰酸铜，还提供了将所述多孔锰酸铜作为正极材料的应用。本发明创造所述的多孔锰酸铜的制备方法及其作为锌离子电池正极材料的应用使用简单易操作的溶胶‑凝胶法制备铜锰二元金属氧化物电极材料，制备得到的锰酸铜呈多孔结构，其作为正极材料使用时提高了电池的放电比容量，有良好的循环性能。

技术领域

本发明创造属于锂电池技术领域，尤其是涉及一种多孔锰酸铜的制备方法及其作为锌离子电池正极材料的应用。

背景技术

近年来，能源问题及其对环境的不良影响已经成为我们人类的关注重点，能源来源问题和能源安全问题也给我们带来了挑战，不断增加的能源需求和材料的消耗使得开发可持续发展能源材料成为必须解决的问题。

锌离子电池因其能量密度高和循环寿命长引起了广泛关注。在正极材料中，锰的氧化物电极具有理论容量大、循环寿命长和环境友好等优点，但在实际应用中，由于材料制备复杂、导电性差，导致其成本高、实际容量低、循环稳定性差。

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在提出一种多孔锰酸铜的制备方法及其作为锌离子电池正极材料的应用，使用简单易操作的溶胶-凝胶法制备铜锰二元金属氧化物电极材料，制备得到的锰酸铜呈多孔结构，其作为正极材料使用时提高了电池的放电比容量，有良好的循环性能。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种多孔锰酸铜的制备方法，至少包括如下步骤：在含有可溶性铜离子及锰离子的混合溶液中加入柠檬酸，加热、搅拌、烘干后得到前驱体。

进一步的，所述前驱体在500-700℃条件下烧结3-5h后得到多孔锰酸铜。

进一步的，所述柠檬酸的浓度为0.2-0.35mol/L。

进一步的，所述加热温度为60-90℃，搅拌时间为5-8h。

进一步的，所述含有可溶性铜离子及锰离子的混合溶液中铜离子与锰离子的摩尔比为1:2。

进一步的，将可溶性锰盐溶于溶剂中，然后加入可溶性铜盐，搅拌混合得到所述含有可溶性铜离子及锰离子的混合溶液。

进一步的，所述可溶性锰盐为硝酸锰、乙酸锰、氯化锰、硫酸锰中的一种或多种。

进一步的，所述可溶性铜盐为硝酸铜、乙酸铜、氯化铜、硫酸铜中的一种或多种。

多孔锰酸铜作为锌离子电池正极材料的应用，将所述的多孔锰酸铜与乙炔黑、聚偏氟乙烯混合研磨并涂覆、烘干、得到锌离子电池正极材料。

进一步的，所述多孔锰酸铜、乙炔黑、聚偏氟乙烯的质量比为7:2:1。

进一步的，所述锰酸铜的分子式为CuMn₂O₄。

相对于现有技术，本发明创造所述的多孔锰酸铜的制备方法及其作为锌离子电池正极材料的应用具有以下优势：

(1)本发明所述的多孔锰酸铜的制备方法及其作为锌离子电池正极材料的应用，使用简单易操作的溶胶-凝胶法制备铜锰二元金属氧化物电极材料，制备得到的锰酸铜呈多孔结构，其作为正极材料使用时提高了电池的放电比容量，有良好的循环性能。

(2)本发明所述的多孔锰酸铜的制备方法及其作为锌离子电池正极材料的应用，柠檬酸络合剂可以增加铜锰二元金属氧化物的分散性，使氧化物在合成过程中形成多孔结构，有利于锰氧化态的分布和富晶格氧的形成，并且可以促进离子和电子在多孔结构内的移动，提高其电化学性能。