[发明专利]一种自支撑式钾离子预嵌入锰基正极及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种自支撑式钾离子预嵌入锰基正极，其特征在于：包括预嵌入钾离子的二氧化锰(K_xMnO₂)，其中x为0.1～0.24，还包括三维层状碳基导电基底(LGP)，所述预嵌入钾离子的二氧化锰(K_xMnO₂)负载在三维层状碳基导电基底的表面与层间。

2.根据权利要求1所述的一种自支撑式钾离子预嵌入锰基正极的制备方法，其特征在于：所述负载在三维层状碳基导电基底的表面与层间的预嵌入钾离子的二氧化锰(K_xMnO₂)为纳米团簇聚合形成的纳米花与纳米片阵列结构。

3.根据权利要求1所述的一种自支撑式钾离子预嵌入锰基正极的制备方法，其特征在于：自支撑式钾离子预嵌入锰基正极(LGP@K_xMnO₂)的制备方法包括如下步骤：

步骤1、取用含量为95％～98％的浓硫酸配置出不同浓度的硫酸水溶液；

步骤2、以铂片为对电极，边长为30～36mm的正方形石墨纸为工作电极，取步骤1所述硫酸水溶液为电解液，采用恒电位电解法，以一定的电压沉积一段时间；

步骤3、将步骤2中处理过后的石墨纸置于去离子水中浸泡一段时间，置换出石墨纸中的中途更换去离子水，直到去离子水溶液pH值为7，之后在烘箱中以60～90℃干燥得到三维层状碳基导电基底(LGP)；

步骤4、配置不同浓度的高锰酸钾溶液，并调节高锰酸钾溶液的酸碱度；

步骤5、将步骤3中所述三维层状碳基导电基底(LGP)置于一定量步骤4所述高锰酸钾溶液中；将含有三维层状导电基底(LGP)的溶液转移到不锈钢反应釜内，加热反应一段时间；

步骤6、取出三维层状碳基导电基底(LGP)，分别在去离子水与无水乙醇中浸泡一段时间，直到溶液为无色；然后在烘箱中以60～90℃的温度干燥10～24h得到自支撑式钾离子预嵌入锰基正极(LGP@K_xMnO₂)。

4.根据权利要求3所述的一种自支撑式钾离子预嵌入锰基正极的制备方法，其特征在于：步骤1中所述硫酸水溶液的浓度为10～18.4mol/L。

5.根据权利要求3所述的一种自支撑式钾离子预嵌入锰基正极的制备方法，其特征在于：步骤2中所述电压为1～2V，沉积时间为10～50min。

6.根据权利要求3所述的一种自支撑式钾离子预嵌入锰基正极的制备方法，其特征在于：步骤4中所述高锰酸钾溶液浓度为0.01mol/L。

7.根据权利要求3所述的一种自支撑式钾离子预嵌入锰基正极的制备方法，其特征在于：步骤5中所述加热反应温度为140～180℃，加热反应时间为0.5～1.5h。

8.根据权利要求1所述的一种自支撑式钾离子预嵌入锰基正极在锌离子电池中的应用，其特征在于：将正极极片、隔膜、负极极片、垫片、弹簧片依次放入电机壳中，加入150μL电解液，最后进行封装，得到水系锌离子电池。