[发明专利]一种钛掺杂改性二氧化锰电极材料的制备方法与应用在审
申请号: | 202011006232.X | 申请日: | 2020-09-23 |
公开(公告)号: | CN112250114A | 公开(公告)日: | 2021-01-22 |
发明(设计)人: | 曹成伟;王意;汪敏;何金鑫;丁琳琳;赵晓蕾;张金涛 | 申请(专利权)人: | 常州工学院 |
主分类号: | C01G45/02 | 分类号: | C01G45/02;H01M4/50;H01M10/38 |
代理公司: | 常州佰业腾飞专利代理事务所(普通合伙) 32231 | 代理人: | 王巍巍 |
地址: | 213032 江苏*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 掺杂 改性 二氧化锰 电极 材料 制备 方法 应用 | ||
1.一种钛掺杂改性二氧化锰电极材料的制备方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:
(1)将锰源溶于分散剂中并搅拌,得到分散液A;
(2)将钛源溶于分散剂中并搅拌,得到分散液B;
(3)向所述分散液A中加入酸并搅拌,得到混合液A;
(4)将所述分散液B加入所述混合液A并搅拌,得到混合液B;
(5)将金属还原剂分别用有机溶剂和酸浸泡,浸泡后清洗;
(6)将清洗后的金属还原剂加入所述混合液B中并加热,然后冷却,除去上清液,洗涤,干燥,得到钛掺杂改性二氧化锰电极材料。
2.根据权利要求1所述的一种钛掺杂改性二氧化锰电极材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述的锰源为高锰酸钾;所述的分散剂为去离子水;所述高锰酸钾与所述去离子水的摩尔体积比为0.04-0.08mol/L;所述搅拌为室温搅拌,且搅拌20-40分钟。
3.根据权利要求1所述的一种钛掺杂改性二氧化锰电极材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述钛源与所述锰源的摩尔比为1:(1-40);所述钛源为草酸钛钾;所述分散剂为去离子水;所述草酸钛钾与所述去离子水的摩尔体积比为0.01-0.05mol/L;所述搅拌为室温搅拌,且搅拌20-40分钟。
4.根据权利要求1所述的一种钛掺杂改性二氧化锰电极材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)中所述酸为质量分数80-90%的浓硫酸;所述分散液A与所述酸的体积比为(10-20):1;所述搅拌时间为10-20分钟。
5.根据权利要求1所述的一种钛掺杂改性二氧化锰电极材料的制备方法,其特征在于,步骤(5)中所述金属还原剂为铜箔;将所述铜箔分别置于无水乙醇和稀硝酸中浸泡10-30分钟,浸泡后用去离子水清洗3-5次。
6.根据权利要求1所述的一种钛掺杂改性二氧化锰电极材料的制备方法,其特征在于,步骤(6)将清洗后的金属还原剂加入所述混合液B中,将溶液转移至集热式恒温加热磁力搅拌器中,在60-80℃下恒温静置5-10小时,然后自然冷却至室温,除去上层清液,用去离子水离心洗涤3-5次,然后在60-70℃下干燥12-24小时,得到钛掺杂改性二氧化锰电极材料。
7.一种钛掺杂改性二氧化锰电极材料的应用,其特征在于,将权利要求1-6任一项所述的制备方法制得的钛掺杂改性二氧化锰电极材料作为正极材料,用于组装水系锌离子电池。
8.根据权利要求7所述的一种钛掺杂改性二氧化锰电极材料的应用,其特征在于,组装水系锌离子电池包括如下步骤:
(1)将所述钛掺杂改性二氧化锰电极材料、导电剂和粘结剂加入有机溶剂中并搅拌,得到涂覆浆料;
(2)将所得涂覆浆料全部涂覆于集流体上,然后干燥,得到电极片;
(3)将上述步骤(2)所得的电极片作为正极,金属锌作为负极,1.0mol/L的硫酸锌水溶液作为电解液,玻璃纤维作为隔膜,组装水系锌离子电池。
9.根据权利要求8所述的一种钛掺杂改性二氧化锰电极材料的应用,其特征在于,组装水系锌离子电池:步骤(1)中所述导电剂为乙炔黑;所述粘结剂为聚偏氟乙烯;所述有机溶剂为1-甲基-2-吡咯烷酮;所述钛掺杂改性二氧化锰电极材料、所述导电剂与所述粘结剂之间的质量比为7:2:1。
10.根据权利要求8所述的一种钛掺杂改性二氧化锰电极材料的应用,其特征在于,组装水系锌离子电池:步骤(2)中所述干燥为真空干燥,干燥温度为90-110℃,干燥12-24小时。
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