[发明专利]锰酸锌电极的制备方法及其应用

说明书

本发明提出了一种锰酸锌电极的制备方法，其特征在于，包括：将水、二价锰盐、二价锌盐、氨水进行混合处理；将混合处理产物进行蒸干和煅烧处理，以便获得所述锰酸锌电极；其中，所述二价锰盐与所述二价锌盐的物质的量的比为2：1。该方法生产成本低，工艺简单，操作方便，易于控制，且制备获得的锰酸锌电极材料具有优异的电化学性能和安全性能，适于大规模工业化生产。

技术领域

本发明涉及能源材料合成领域，具体地，本发明涉及锰酸锌电极的制备方法及其应用。

背景技术

ZnMn₂0₄作为一种锰基复合金属氧化物，具有锰类金属氧化物固有优点的同时，又由于加入了Zn，导致彼此间电极电势不同，在充放电循环过程中，能够相互协同互为缓冲组分，进而有效改善原有的循环性能。ZnMn₂0₄的理论可逆比容量高，是常用的碳材料负极的两倍多。

目前，合成锰酸锌的方法主要包括水热法，沙浴法，微乳液法，固相法和电纺丝法。水热法和沙浴法的合成条件苛刻，难以大规模生产；微乳液法和固相法的煅烧温度高达600-800度，耗能较大；电纺丝法的设备昂贵且难以大规模应用。

因此，锰酸锌的制备方法还需进一步研究。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出了一种价格低廉且快速简易合成锰酸锌电极材料的方法。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种锰酸锌电极的制备方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：将水、二价锰盐、二价锌盐、氨水进行混合处理；将混合处理产物进行蒸干和煅烧处理，以便获得所述锰酸锌电极；其中，所述二价锰盐与所述二价锌盐的物质的量的比为2:1。本发明提出的锰酸锌电极的制备方法的原理是，通过以氨水为沉淀剂来共同沉积锌离子和锰离子，从而直接制备出锰酸锌前驱体，经过如180 ^oC的低温煅烧，即可得到目标产物锰酸锌。通过氨水共同沉淀锌离子和锰离子，可以保证锌离子和锰离子在原子水平的接触，同时反应后没有杂相生成，简化了后续处理过程；而且以氨水为沉淀剂，制备的锰酸锌电极的电化学性能更优。另外，所述二价锰盐与所述二价锌盐的物质的量的比为2:1时，制备的锰酸锌的电化学性能更优。根据本发明实施例的方法生产成本低，工艺简单，操作方便，易于控制，且制备获得的锰酸锌电极材料具有优异的电化学性能和安全性能，适于大规模工业化生产。

根据本发明的实施例，上述方法还可进一步包括如下附加技术特征至少之一：

根据本发明的实施例，所述氨水的体积与所述二价锌盐的物质的量的比为（30~40）mL：（3~5）mmol，如为32 mL:3 mmol、32 mL:4mmol、32 mL:5mmol、36 mL:3 mmol、36 mL:4mmol、36 mL:5 mmol、40 mL:3 mmol、40 mL:4 mmol、40 mL:5 mmol。若氨水的体积过多或过少，制备的锰酸锌电极的电化学性能显著降低。由此，所述氨水的体积与所述二价锰盐的物质的量的比为（30~40）mL：（3~5）mmol时，根据本发明实施例的方法制备的锰酸锌电极材料的电化学性能更优。

根据本发明的实施例，所述氨水的浓度为25~28%。采用所述浓度的氨水作为沉淀剂，根据本发明实施例的方法制备的锰酸锌电极材料的电化学性能更优。

根据本发明的实施例，所述混合处理是通过如下方式进行的：将水、二价锰盐和二价锌盐进行第一混合处理；将第一混合处理产物与氨水进行第二混合处理。采用所述混合方式，制备的锰酸锌电极材料的电化学性能更优。

根据本发明的实施例，所述混合处理是通过如下方式进行的：将水、二价锰盐和二价锌盐进行第一混合处理；将氨水滴加至第一混合处理产物中并进行第二混合处理。采用所述混合方式，可以进一步保证锌离子和锰离子在原子水平的接触；同时制备的锰酸锌电极材料的电化学性能更优。