[发明专利]一种聚吡咯包覆多孔锰酸钠复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及电极材料技术领域，尤其涉及一种聚吡咯包覆多孔锰酸钠复合材料及其制备方法和应用，本发明提供的聚吡咯包覆多孔锰酸钠复合材料，包括多孔锰酸钠和包覆在所述多孔锰酸钠表面的聚吡咯；所述多孔锰酸钠为立方体，化学式为：Na_xMnO₂，其中，x＝0.91。本发明所述的聚吡咯包覆多孔锰酸钠复合材料作为钠离子电池的正极材料具有良好的电化学循环稳定性和倍率性能。本发明还提供了所述聚吡咯包覆多孔锰酸钠复合材料的制备方法，所述制备方法在低温下便可发生，能有效的节约能源。

技术领域

本发明涉及电极材料技术领域，尤其涉及一种聚吡咯包覆多孔锰酸钠复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

在钠离子电池正极材料中，层状锰酸钠材料的理论容量高达243mAh/g，远高于其他材料，并且其电化学窗口较宽。但是，该类材料存在着导电性差以及固有的Jahn-Teller效应导致的循环性能差的缺点。为了解决材料导电性能差的问题，提高层状锰酸钠结构中钠离子的含量是一种有效的提高其本征电导率的方法。对于层状锰酸钠材料，钠离子含量增加可以使层间距增大，有利于钠离子的脱嵌，能够有效提高电化学反应动力学。此外，将锰酸钠电极材料纳米化是一个可行的方案，纳米化的锰酸钠增大了其与电解液的接触面积，缩短了离子与电子的传输路径，有利于钠离子传输。

但是，纳米化的锰酸钠并不能够解决因其锰离子在循环过程中的溶解而导致的其电化学循环性能和倍率性能较差的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种循环性能和倍率性能较好的聚吡咯包覆多孔锰酸钠复合材料及其制备方法和应用。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种聚吡咯包覆多孔锰酸钠复合材料，包括多孔锰酸钠和包覆在所述多孔锰酸钠表面的聚吡咯；所述多孔锰酸钠为立方体，化学式为：Na_xMnO₂，其中，x＝0.91。

优选的，所述聚吡咯与多孔锰酸钠的质量比为1：(15～25)。

本发明还提供了上述技术方案所述的聚吡咯包覆多孔锰酸钠复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将高锰酸钾、葡萄糖和水混合，进行水热反应，得到碳酸锰实心立方体；

将所述碳酸锰实心立方体和氢氧化钠混合研磨后，进行煅烧，得到多孔锰酸钠立方体；

将吡咯单体、水和高氯酸钠混合，得到混合液；

将所述多孔锰酸钠立方体在所述混合液中进行浸渍，得到聚吡咯包覆多孔锰酸钠复合材料。

优选的，所述高锰酸钾与葡萄糖的摩尔比为(0.03～0.07)：(0.02～0.06)。

优选的，所述水热反应的温度为130～150℃，所述水热反应的时间为13～15小时。

优选的，所述碳酸锰实心立方体和氢氧化钠的摩尔比为1：(0.9～1.1)。

优选的，所述煅烧的温度为600～750℃，所述煅烧的时间为2～5小时。

优选的，所述吡咯单体占所述混合液的体积百分数为3％～9％；

所述高氯酸钠在混合液中的浓度为0.004～0.008mol/L。

优选的，所述多孔锰酸钠立方体与所述混合液的用量比为(0.016～0.032)mol：1L；

所述浸渍的时间为5～7小时，浸渍的温度为20～30℃。

本发明还提供了上述技术方案所述的聚吡咯包覆多孔锰酸钠复合材料或由上述技术方案所述的制备方法制备得到的聚吡咯包覆多孔锰酸钠复合材料作为钠离子电池正极材料在钠离子电池中的应用。