[发明专利]一种锰铬锌三元金属氧化物储能材料的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种锰铬锌三元金属氧化物储能材料的制备方法，采用共沉淀法将氢氧化钠和碳酸钠的混合溶液逐滴加入氯化锰和氯化铬的混合溶液中，滴加至混合溶液呈碱性，滴加完后搅拌5‑30min；再在25‑100℃老化6‑48h；将沉淀物洗涤，烘干并碾碎；然后在有氧气氛下以3‑10℃的升温速率升温至500‑1000℃，且维持在500‑1000℃，煅烧时间在30‑120min，碾磨过筛即得。本发明制得的产品为纳米颗粒状结构，在1A/g下，从第3个循环开始，效率大于96％，300次循环后放电比容量为1026mAh/g，容量保持率与第二圈相比为127.3％，在锂离子电池负极材料方面具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于新材料领域，具体涉及一种锰铬锌三元金属氧化物储能材料的制备方法及其应用。

背景技术

锂离子电池已经对我们的日常生活产生了深远的影响，能源存储市场对储能设备性能提升的目标主要集中在以下几个方面：能量密度、功率密度、充放电速率、循环寿命及安全性能。性能的提升主要集中在新电极材料的研发。由于寻找适当的高容量正极材料已经成为一个非常棘手的问题，因此，要想提升锂离子电池性能，必须研发性能优于目前商业化应用的石墨及钛酸锂负极材料。过渡金属氧化物具有较高的可逆容量，被认为是最具前景的锂离子电池负极材料之一。锰、铬及锌的氧化物在自然界储量丰富，毒性小，环境污染小，价格低廉，从而成为研究热点。在之前的锰铬二元金属氧化物研究的基础之上(一种锰铬二元金属氧化物储能材料的制备方法及其应用，专利申请公布号CN 108242539 A)，我们通过引入第三种金属元素，制得锰铬锌三元金属氧化物进一步提高其倍率性能及循环稳定性。

发明内容

本发明提供一种锰铬锌三元金属氧化物储能材料的制备方法及其应用，旨在一定程度上解决现有技术中锰、铬、锌等单相或二元金属氧化物用作储能材料时循环稳定性差、倍率性能差等技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种锰铬锌三元金属氧化物储能材料的制备方法，采用共沉淀法将氢氧化钠和碳酸钠的混合溶液逐滴加入氯化锰、氯化铬及氯化锌的混合溶液中，所述氯化锰、氯化铬及氯化锌的混合液中氯化锰的浓度为0.05-1mol/L，氯化铬的浓度为0.05-0.5mol/L，氯化锌的浓度为0.05-1mol/L，氢氧化钠和碳酸钠的混合溶液中氢氧化钠的浓度为0.1-1mol/L，碳酸钠的浓度为0.04-0.4mol/L，所述氯化锰、所述氯化铬及所述氯化锌的摩尔比为2：1：(1-4)，氢氧化钠和碳酸钠的混合溶液滴加至整体混合溶液呈碱性，滴加完毕后搅拌5-30min；然后在25-100℃条件下老化6-48h；将沉淀物洗涤，烘干并碾碎；然后在有氧气氛下以3-10℃/min的升温速率升温至500-1000℃，且维持在500-1000℃，锻烧时间在30-120min，碾磨过筛，得锰铬锌三元金属氧化物储能材料。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

优选的，所述氯化锰、所述氯化铬及所述氯化锌的摩尔比为2：1：(1-3)。

具体的，所述搅拌处理的时间为5-15min。搅拌时为慢速搅拌，通常为20-100转/分。

优选的，所述老化温度为80-90℃。

优选的，所述老化时间为24-36h。

具体的，所述有氧气氛下升温锻烧是指在有氧气氛下以3-5℃/min的升温速度升温至700-900℃，且维持在700-900℃的锻烧时间在60-120min。

另外，本发明还提供了上述储能材料的应用，具体为，用作锂离子电池负极材料，在1A/g条件下，300次循环后放电比容量为1026mAh/g。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)锰、铬及锌元素在自然界储量丰富、毒性小、环境污染小、价格低廉。