[发明专利]一种具有高比容量的MnO2/Ag复合材料的制备方法

说明书

一种具有高比容量的MnO₂/Ag复合材料的制备方法，步骤1：将NaOH溶液与H₂O₂溶液混合，搅拌均匀后与Mn(NO₃)₂水溶液混合，静置水洗，干燥后将黑色粉体加入到NaOH溶液中，步骤2：将步骤1所得产物与HCl溶液混合，搅拌后干燥；步骤3：将步骤2所得产物与TMA溶液混合，搅拌后水洗，得到含有分散MnO₂纳米片的浆料；步骤4：将步骤3所得产物与去离子水混合，记为溶液A；然后将溶液A与NaBH₄溶液在反应，记为溶液B；步骤5：将溶液B先与AgNO₃溶液混合，记为溶液C；将溶液C与PVP溶液混合记为溶液D；步骤6：将步骤5溶液D在光照反应，同时伴随着均匀搅拌；步骤7：将步骤6所得溶液分别水洗和醇洗，最后干燥可得MnO₂/Ag复合物。本发明所得产物分散性好，纯度高。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种具有高比容量的MnO₂/Ag复合材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池是一种新型清洁、可再生的储能装置，由于其输出电压高、体积和质量能量密度大、循环寿命长、记忆效应不显著而广泛应用于便携式电子设备、电动工具、国防工业等领域。电极材料是影响电池性能的重要因素之一。过渡金属氧化物MnO₂因具有较高的理论比容量(1232mAh/g)、多晶型结构(α、β、γ、δ、ε、λ)、成本低廉、环境友好等优点成为目前锂离子电池负极材料的研究热点。

具有层状结构的δ-MnO₂是由[MnO₆]八面体共边而形成的，层间距约为0.7nm，层间存在水分子，且层间自由分散的阳离子可平衡锰氧层的负电荷以保持电荷平衡。δ-MnO₂与其他过渡金属氧化物的负极材料相比，其具有以下优势：(1)氧化还原特性，δ-MnO₂的结构有利于带电粒子在晶格中移动，发生氧化还原反应；(2)离子交换活性，δ-MnO₂经过酸处理可转换为氢型二氧化锰，记为BirMO(H)，BirMO(H)具有较高的离子交换活性。然而，δ-MnO₂作为锂离子电池负极材料，也有一些缺点；(1)本征电导率低；(2)在充放电循环过程中，结构会发生不可逆的变化，极易使电极材料粉化失活，导致锂离子电池的电化学性能变差；(3)由于本身的不可逆容量大，导致该材料的容量衰减较快。为了克服以上缺点，研究学者将关注点放到提高材料的导电性方面，Ag由于相对于其他贵金属而言资源最为丰富，且导电性好，将Ag负载于MnO₂表面则可大大提高锂离子电池的电化学性能。

MnO₂纳米片的比表面积大，能够为充放电反应提供更多的活性位点，增大活性材料与电解液之间的接触面积，缩短离子/电子的扩散距离。本发明是在MnO₂纳米片表面上负载金属Ag纳米颗粒，现有的贵金属负载方法有化学还原法、热分解法以及光照法等。一般光照法的还原力度较弱，通过光照法还原的Ag纳米颗粒的粒径一般较大；而化学还原法中的还原剂一般还原力较强，通过该方法还原的Ag纳米颗粒粒径较小，但是如若不控制还原剂的比例，则容易使MnO₂发生晶型转变，且该方法耗时长。

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具有高比容量的MnO₂/Ag复合材料的制备方法，通过利用紫外光照及化学还原相结合的方式，所采用的制备方法简单，且拥有好的环境相容性，所得产物分散性好，纯度高。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种具有高比容量的MnO₂/Ag复合材料的制备方法，包括以下步骤；