[发明专利]一种MnO2

说明书

本发明公开了一种MnO₂电极材料及其制备方法和应用，属于储能材料技术领域。本发明MnO₂电极材料的制备方法，包括以下几个步骤：(1)将聚乙二醇滴入高锰酸钾水溶液中搅拌均匀；(2)将配制好的溶液放入高压反应釜中进行水热反应；(3)对反应后的溶液进行过滤、干燥处理；(4)收集干燥后的样品并在空气中进行退火处理，得到所述的MnO₂电极材料。本发明制备得到的MnO₂电极材料具有较高的表面活性位点，而且MnO₂表面有一层C膜，使得MnO₂电极材料具有良好的导电性和较高的比容量。其在5A/g电流密度下充放电2000圈后比容量从143.0mAh/g降到98.6mAh/g，比容量保持率接近70％。

技术领域

本发明属于储能材料技术领域，具体涉及一种电极材料，更具体地说，本发明涉及一种MnO₂电极材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着近些年来世界经济的快速发展，导致能源危机日益严重，人们对高效储能装置的研究与开发逐渐关注起来。目前，锂离子电池由于比能量高而在电池市场上得到广泛应用。但是，地球上的锂资源较少，使得含锂材料价格昂贵，最重要的是，锂离子电池存在安全隐患，因锂离子电池爆炸引起的火灾时有发生，这亟需我们去探索一种安全性高的储能装置。水基电解液的锌离子二次电池首当其冲，由于没有爆炸的危险，它被认为是替代锂离子电池最有希望的候选者之一。

水系锌离子二次电池具有比容量大、安全性高、成本低、环境友好等优点，具有广阔的应用前景。然而，水系锌离子电池仍然存在一系列挑战，高性能阴极材料的发展是人们关注的焦点之一。

水系锌离子电池的阴极材料主要包括锰基氧化物、钒基氧化物、普鲁士蓝类似物和有机化合物。由于锰基氧化物在地球上储存量丰富、无污染、放电电压高得到了广泛的研究。MnO₂具有丰富多样的晶体结构，如α-MnO₂、β-MnO₂、γ-MnO₂、δ-MnO₂。但是不同方法制作出来的MnO₂性能千差万别，这就需要开发新的方法提高水系锌离子电池的电化学性能。

基于上述理由，特提出本申请。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题或缺陷，本发明的目的在于提供一种MnO₂电极材料及其制备方法和应用，解决或至少部分解决现有技术中存在的上述技术缺陷。

本发明开发出了一种MnO₂电极材料的制备方法，包括以下几个步骤：

(1)将聚乙二醇滴入高锰酸钾水溶液中搅拌均匀；

(2)将配制好的溶液放入高压反应釜中进行水热反应；

(3)对反应后的溶液进行过滤、干燥处理；

(4)收集干燥后的样品并在空气中进行退火处理，得到所述的MnO₂电极材料。

进一步地，步骤(1)中溶液配制是将一定量的高锰酸钾加入到去离子水中，然后用移液枪滴入聚乙二醇，放在磁力搅拌机上搅拌使其完全溶解，将所得溶液倒入聚四氟乙烯内胆中，其中所述高锰酸钾的用量为1～100mmol，聚乙二醇的用量为1～300ml，去离子水的用量为10～6000ml。

更进一步的地，上述技术方案，步骤(1)中所述高锰酸钾、聚乙二醇、去离子水的用量比为1mmol：3ml：60ml。

作为本发明的一个优选实施方式，上述技术方案中步骤(1)所述溶液是按如下方法制备而成的：

(a)在室温下用称量纸称量0.15g高锰酸钾轻放入洗净的烧杯中；