[发明专利]一种由非金属离子B3+离子掺杂MnO2的制备方法

说明书

一种由非金属离子B³⁺离子掺杂MnO₂的制备方法，包括以下步骤；步骤1：分别称取MnSO₄·H₂O和KMnO₄，溶于去离子水中；步骤2：称取H₃BO₃，倒入步骤1的溶液中，使将溶液放在磁力搅拌器上搅拌；步骤3：将步骤2中的溶液倒入入高压反应釜中反应；步骤4：将反应所得产物的上清液倒掉，再将所得沉淀放入离心管中，先用去离子水清洗，再用无水乙醇清洗，依次重复3次后放入干燥箱中干燥，得到B³⁺离子掺杂的δ‑MnO₂纳米颗粒。本发明通过水热法制备出B³⁺离子掺杂的δ‑MnO₂纳米颗粒，所采用的制备工艺简单，且环境友好；所得产物纯度高，分散性好；在高电流密度下具有较高充放电容量且具有良好的循环稳定性。

技术领域

本发明涉及锂电池负极材料技术领域，特别涉及一种由非金属离子B³⁺离子掺杂MnO₂的制备方法。

背景技术

随着人们对环境的要求不断提高，清洁型能源已经备受关注，其中锂离子电池作为一种新型能源材料已经广泛应用于各个方面。由于过渡金属氧化物中MnO₂具有较高的理论比容量，且价格低廉、环境友好，因此在锂离子电池负极材料方面备受关注。MnO₂是一种具有多种形态的八面体结构，氧原子位于八面体角顶，锰原子位于八面体中心，其晶体结构有α、β、γ、δ等，其中δ-MnO₂具有特殊的层状结构，在几种构型中具有较高的理论比容量。

MnO₂作为锂离子电池负极材料是以合金机制进行能量储存的，在应用中的优势如下：(1)MnO₂具有1232mAh/g的高理论比容量，远高于市场中碳材料的理论比容量(372mAh/g)以及一些其他过渡金属的的理论比容量(如：Fe₂O₃，1007mAh/g；Co₃O₄，890mAh/g等)。(2)MnO₂放电平台较低(约0.40V)，该电压明显低于其他过度金属氧化物负极材料的电压平台(如Fe₂O₃，0.7-0.9V；Co₃O₄，约0.6V；CuO，约0.9V)，有利于提高电池整体电压和功率。(3)MnO₂具有多种晶体结构可供选择(如α相，β相，γ相等)，多样化的晶体结构单元组装方式有利于理解电极材料的结构与性能之间的关联。(4)MnO₂具有丰富的自然储量、价格低廉、环境友好等诸多优点。这些都使得MnO₂在锂离子电池负极材料中具有巨大的潜力。但MnO₂作为负极材料也同样具有一些问题：(1)在充放电过程中其晶格结构会遭到一定程度的破坏，从而导致电极材料粉化，造成活性材料损失。(2)MnO₂本身的导电性较差，不利于电荷在充放电过程中的转移与运输。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明的目的在于提供一种由非金属离子B³⁺离子掺杂MnO₂的制备方法，通过水热法制备出B³⁺离子掺杂的δ-MnO₂纳米颗粒，所采用的制备工艺简单，且环境友好；所得产物纯度高，分散性好；在高电流密度下具有较高充放电容量且具有良好的循环稳定性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种由非金属离子B³⁺离子掺杂MnO₂的制备方法，包括以下步骤；

步骤1：分别称取MnSO₄·H₂O和KMnO₄，溶于去离子水中；