[发明专利]一种CoMn2

说明书

本发明公开了一种CoMn2O4的制备方法和作为ZIBS正极材料的电化学性能，以乙酸钴和乙酸锰为原料，以乙二醇为配位剂，通过溶胶‑凝胶法制备目标产物。运用X射线衍射(XRD)、红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜(SEM)和比表面仪（BET）对材料的结构和形貌进行表征，通过循环伏安、计时电位、交流阻抗方法考察了材料的电化学性能。结果表明，通过溶胶‑凝胶法，在550℃~900℃温度下煅烧3~10h，可以获得CoMn2O4。通过制备条件对产物的形貌与结构具有影响。不同煅烧温度的CoMn2O4电极均具有良好的氧化还原反应可逆性，且在550℃~900℃温度范围内随着煅烧温度的降低，其倍率性能越高。本发明的研究成果可为CoMn2O4发展为水系锌离子电池正极材料提供材料依据。

技术领域

本发明属于新材料领域，具体涉及一种CoMn₂O₄的制备方法及应用。

背景技术

目前电化学储能装置主要包括锂离子二次电池，钠离子电池，镁离子电池，超级电容器等。其中锂离子电池因其高电压，高能量密度的优势占据二次电池的大部分市场。然而，锂离子电池电解液大多都使用有机溶剂，对于人体毒害性高，并且对环境的污染性大。因此开发高安全性，高能量密度的下一代新型储能装置迫在眉睫。

相对锂离子电池的电解液来说，水系锌离子电池的电解液为水溶液，对环境的污染小，而且成本低，廉价环保、性能稳定等优点，近年来备受关注。锌具有低平衡电位和氢反应的高过电位，是可以从水溶液中高效还原的所有元素中标准电位最低的元素。在水溶液里能够稳定的金属元素中，锌的能量也是最高的。同时，金属锌具有资源丰富、低毒性以及易处理等优点。因此价格低廉、安全性高、无环境污染和高功率的二次锌离子水系电池是理想的绿色电池体系。

正极材料是水系多价离子电池的重要组成部分，对电池的性能发挥起着决定性的作用。因此，探寻高性能的正极材料对于发展水系多价离子电池意义重大。在锌电池循环过程中，简单金属氧化物具有结构不稳定、充放电容量衰减快等缺点，而复合氧化物如M-Mn2O4(M=Zn、Co、Ni等)因其更稳定的结构可以在一定程度上克服上述问题，成为正极材料研究的热点其中，其中Mn-Co复合氧化物由于其独特的物化特性和潜在的应用价值而备受关注。

目前制备锰酸钴的方法主要有水热法，溶剂热法，共沉淀法和溶胶-凝胶法等。王亚蕾等人采用水热法制备CoMn2O4，李伟飞等人采用溶剂热法制备CoMn2O4，但采用水热法与溶剂热法制备CoMn2O4材料的过程中，反应时间、反应温度、溶液的成份等对CoMn2O4的结晶性和形貌有着很大的影响。林圣恒等人采用共沉淀法制备CoMn2O4，但是沉淀剂的加入可能会使局部浓度过高，产生团聚或组成不够均匀。而以溶胶-凝胶法因其操作简便，易工业化而更有探索意义。目前，以溶胶-凝胶法制备CoMn2O4材料的相关文献较少见，因此具有一定的探索价值。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明以乙酸锰、乙酸钴为原料，乙二醇为配位剂，通过溶胶-凝胶法来获取CoMn2O4前驱体，经过不同煅烧条件来得到材料CoMn2O4，并运用X射线衍射(XRD)，红外光谱分析（FTIR），扫描电子显微镜(SEM)和比表面仪（BET）对材料的结构和形貌进行分析，通过循环伏安、计时电位、交流阻抗方法研究材料的电化学性能，以期为CoMn2O4发展为水系锌离子电池正极材料提供依据。

本发明采取以下技术方案：

准确称量1.0675g乙酸钴和2.1014g乙酸锰加入到200ml的无水乙醇中，搅拌0.5小时左右至形成酒红色透明溶液，将混合溶液置于电热恒温鼓风干燥箱中，在180℃的恒温下干燥13小时后取出，使前驱体自然冷却至室温，将前驱体置于研钵中干磨得到淡紫色粉末，将所得粉末置于瓷舟中，置于马弗炉中，于550℃~900℃煅烧3~10h，即得。