[发明专利]一种二氧化锰纳米材料正极极片及其制备方法和含有其的锌离子电池

权利要求书

1.一种用于锌离子电池的二氧化锰纳米材料正极极片，其特征在于，所述正极极片的原料包括正极活性物质、导电剂、粘结剂和溶剂；

所述正极活性物质包括二氧化锰纳米材料，所述二氧化锰纳米材料为β-二氧化锰纳米棒；

所述导电剂为掺杂生物质炭的乙炔黑，所述粘结剂为PVDF；

所述正极活性物质、导电剂和粘结剂的质量比为（6.5~7.5）：（1.5~2.5）：1；

所述二氧化锰纳米材料正极极片按照下述方法制备，制备方法包括以下步骤：

（1）将高锰酸钾溶液、锰盐溶液和去离子水混合均匀后置于高压釜中水热反应得到反应产物，对所述反应产物进行离心、洗涤和干燥后得到正极活性物质；

（2）将步骤（1）所述正极活性物质、导电剂、粘结剂于溶剂中研磨混合后得到浆料，将所述浆料涂覆于集流体上，经真空干燥和冲压处理得到所述正极极片；

其中，步骤（1）所述高压釜的压强为8~12Mpa；

步骤（2）所述导电剂为掺杂生物质炭的乙炔黑；所述生物质炭与乙炔黑的质量比为1：（2.5~3.5），所述导电剂的制备方法包括：将生物质炭与乙炔黑加入无水乙醇中超声混合后，经过抽滤、烘干和球磨得到所述掺杂生物质炭的乙炔黑。

2.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述溶剂包括N-甲基吡咯烷酮。

3.一种如权利要求1或2所述的二氧化锰纳米材料正极极片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

（1）将高锰酸钾溶液、锰盐溶液和去离子水混合均匀后置于高压釜中水热反应得到反应产物，对所述反应产物进行离心、洗涤和干燥后得到正极活性物质；

（2）将步骤（1）所述正极活性物质、导电剂、粘结剂于溶剂中研磨混合后得到浆料，将所述浆料涂覆于集流体上，经真空干燥和冲压处理得到所述正极极片；

其中，步骤（1）所述高压釜的压强为8~12Mpa；

步骤（2）所述导电剂为掺杂生物质炭的乙炔黑；所述生物质炭与乙炔黑的质量比为1：（2.5~3.5），所述导电剂的制备方法包括：将生物质炭与乙炔黑加入无水乙醇中超声混合后，经过抽滤、烘干和球磨得到所述掺杂生物质炭的乙炔黑。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述高锰酸钾溶液的浓度为0.05~0.2mol/L；

步骤（1）所述锰盐溶液包括MnSO₄·H₂O溶液、Mn(NO₃)₂溶液或Mn(AC)₂溶液中的任意一种或至少两种的组合；

所述锰盐溶液的浓度为0.5~0.7mol/L；

步骤（1）所述高锰酸钾溶液、锰盐溶液和去离子水的质量比为（1.5~1.6）：（10~10.5）：100。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述水热反应的时间为18~22h；

步骤（1）所述水热反应的温度为100~140℃；

步骤（1）所述洗涤包括用去离子水和/或无水乙醇对所述离心后的反应产物进行洗涤；

步骤（1）所述干燥的温度为70~90℃；

步骤（1）所述干燥的时间为22~26h；

所述正极活性物质为二氧化锰纳米材料。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述正极活性物质、导电剂、粘结剂的质量比为（6.5~7.5）：（1.5~2.5）：1；

步骤（2）所述溶剂的加入量为400~600µL；

步骤（2）所述研磨混合的时间为20~30h；

步骤（2）所述集流体包括钢箔；

步骤（2）所述真空干燥的时间24h；

步骤（2）所述真空干燥的温度为70~90℃。