[发明专利]一种一氧化锰/氧化锌负极材料的制备方法

说明书

一种一氧化锰/氧化锌负极材料的制备是以高锰酸钾、水、盐酸溶液、二甲基咪唑、聚乙烯吡咯烷酮、甲醇、硝酸锌为原料，分别经过α‑MnO₂的制备、溶液A的制备、溶液B的制备、溶液C的制备、离心分离、真空干燥、煅烧等步骤制得。本发明电极材料纯度高，可高达99.99%，尺寸小且均匀，颗粒分散性好，不会发生团聚，结构稳定，在制备煅烧过程中无垮塌现象，产品收率高，微观上具有类似立方体的特定结构形貌，有效提高了一氧化锰负极材料电化学稳定性和循环性能，本发明具有优异的储锂性能，在100mA/g电流密度下，循环400次，其首次放电比容量为738mAh/g，循环200次后440mAh/g，充电为439mAh/g，循环400次后561mAh/g，充电为550mAh/g，本制备方法经济简单，操作方便，值得市场推广。

技术领域

本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种一氧化锰/氧化锌负极材料的制备方法。

背景技术

由于太阳能和风能等绿色能源的开发和电动汽车的应用，电化学储能正变得越来越重要。相比于其他电化学储能系统，锂离子电池能量密度高，循环性能优越，可快速充放电，使用寿命长，且绿色环保，是被认为最有前途的储能装置。为应用于混合电动汽车和电动汽车，要求锂电池有更高的能量密度，更高的使用寿命，更宽的工作温度使用窗口。锂离子电池主要由正极、负极和电解液组成，电池性能主要取决于电极材料和电解液，其中负极材料的性能提高是关键问题。石墨是最早应用于锂离子电池的碳负极材料。石墨的理论容量（372mAh/g）低，难以满足人们对更高容量的需求，因此研究新型负极材料刻不容缓。

一氧化锰由于具有相对较宽的电压窗口（1.032V），且环境友好、价格低廉等优点，因此成为一种比较有前景的锂离子电池负极材料。但同时一氧化锰存在导电性较差和充放电过程中体积膨胀剧烈的缺点，导致其首次不可逆容量高、循环稳定性较差，限制了其作为锂离子电池负极材料的应用。

氧化锌是一种宽禁带半导体材料，原材料丰富，廉价易得，在传感器、光催化、水污染治理、太阳能电池、锂离子电池等领域都有广阔的应用前景。文献中已经报道过将一氧化锰和氧化锌进行复合，利用二者的相互协调和互补作用并由此表现出更加优良的电化学性能。

目前将一氧化锰与氧化锌复合的传统方法主要是将锰源和锌源的水溶液进行水热反应制得。传统的方法常常需要利用高压釜进行较长时间的高温反应，成本提高。而金属有机骨架衍生合成方法是先合成具有较高比表面积和孔隙率、孔径可调的金属有机骨架前驱体，再经过一步高温煅烧或者可控的化学反应，简单方便地转化成具有纳米结构的金属化合物，但其制备过程中依然存在骨架大，整体均匀性差，制得复合电极材料纯度低，尺寸大，尺寸不均匀，颗粒分散性差，还会出现团聚现象，结构稳定性差，在煅烧过程中容易出现垮塌现象，收率低，电化学稳定性和循环性等不够理想。

发明内容

本发明目的在于提供一种性能优异的一氧化锰/氧化锌负极材料的制备方法。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种一氧化锰/氧化锌负极材料的制备方法，其特征在于，它是以高锰酸钾、水、盐酸溶液、二甲基咪唑、聚乙烯吡咯烷酮、甲醇、硝酸锌为原料，分别经过α-MnO₂的制备、溶液A的制备、溶液B的制备、溶液C的制备、离心分离、真空干燥、煅烧等步骤。