[发明专利]水系钠离子电池Na0.58

说明书

本发明涉及一种水系钠离子电池Na_0.58Mn₂O₄·1.38H₂O材料及其制备方法与应用、电极，属新材料及能源存储领域。上述材料的制备方法包括：混合高锰酸钾溶液、二价锰盐以及碳量子点的混合溶液，收集沉淀，于浸泡液中浸泡，分离，收集固体物，得水系钠离子电池Na_0.58Mn₂O₄·1.38H₂O材料。浸泡液包括NaOH与醇的混合物以及水。该制备方法工序简单，条件可控性好。所得的Na_0.58Mn₂O₄·1.38H₂O材料应用于水系离子电池正极材料具有较高的容量和优异的循环性能。含有上述Na_0.58Mn₂O₄·1.38H₂O材料的电极具有高安全、无污染、低成本和长寿命的特点。

技术领域

本发明涉及新材料及能源存储领域，且特别涉及一种水系钠离子电池Na_0.58Mn₂O₄·1.38H₂O材料及其制备方法与应用、电极。

背景技术

水系钠离子电池采用含有钠离子的水溶液作为电解质，正极由不同离子嵌入化合物组成。充电时，钠离子从正极脱出，并通过电解液扩散至负极，在负极发生吸附或嵌入反应，电子则由正极转移至负极。放电过程与充电过程相反。

与锂离子电池一样，钠离子电池研究的关键也在于高性能正材料。然而由于钠离子半径比锂离子半径大很多，使得钠离子相比锂离子具有较慢的动力学速率，这给探寻适合储钠正极材料提出了挑战。

目前，已开发出的钠离子电池正极材料有聚阴离子类化合物、过渡金属氧化物、普鲁士蓝类化合物、有机聚合物等。然而，这些材料里商业化应用还有较大差距。

Birnessite锰氧化物为层状结构，具有很大的层间距，可以脱嵌钠，是一种较为良好的钠离子正极材料。其种类有 Na_0.33MnO_1.67·0.37H₂O、Na₄Mn₁₄O₂₆·9H₂O、Na_0.58MnO₂·0.48H₂O等。

目前已发展了固相反应、水热法、氧化还原、离子交换等方法获得了Na_0.33MnO_1.67·0.37H₂O、Na₄Mn₁₄O₂₆·9H₂O或Na_0.58MnO₂·0.48H₂O 这三种Birnessite锰氧化物。然而，合成Na_0.58Mn₂O₄·1.5H₂O层状氧化物的方法非常少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水系钠离子电池 Na_0.58Mn₂O₄·1.38H₂O材料的制备方法，该制备方法工序简单，条件可控性好。

本发明的第二目的在于提供一种由上述制备方法制备而得水系钠离子电池Na_0.58Mn₂O₄·1.38H₂O材料。