一种锌离子电池用NiO/Mn2O3复合正极材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及电化学机纳米材料技术领域，具体涉及一种镍锰双层氢氧化物衍生的NiO/Mn

背景技术

如今，随着高科技电子产品的飞速发展，能源行业面临着开发寿命更长，成本更低且环保的高性能储能设备的挑战。锂离子电池（LIB）在过去的三十年中得到了广泛使用，但是锂资源相对匮乏，而且面临安全性等一些问题，因此发展限制了其进一步的发展。在这种情况下，水性锌离子电池（ZIB）作为继LIB之后的又一个有前途的储能系统吸引了越来越多的兴趣，这是因为其出色的理论容量，丰富的锌金属储备以及较低的氧化还原电势（SHE为-0.78 V）。到目前为止，锰系材料在锌离子储存领域取得了巨大的进展和应用。但锰系材料仍然面临着体积变化和锰溶解等问题，因此，开发新的阴极材料和优化现有阴极材料的性能在扩大锌离子电池的应用方面起着至关重要的作用。

Mn

与其他材料复合形成复合物是一种比较合适的方法去抑制锰溶解的问题，而经过文献调研，基于双层氢氧化物衍生出的金属氧化物作为锌离子电池电极的研究还未有过报道，并且对于减小锰溶出的研究也较少，因此本发明具有一定的新颖性。

基于上述理由，提出本申请。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供了一种镍锰双层氢氧化物衍生的NiO/Mn

为了实现发明的上述其中一个目的，发明人通过大量的实验研究，开发

出了一种镍锰双层氢氧化物衍生的NiO/Mn

实现本发明目的所采取的技术方案是：

前驱体镍锰双层氢氧化物的制备：依次将镍盐，锰盐和氟化铵以摩尔比为1：0.5~1.5：1.5~2.5的比例溶于去离子水中，使用磁力搅拌快速搅拌溶液，使全部化学试剂溶解。然后在剧烈搅拌的条件下逐滴滴加10~40mL的浓度为0.5~2mol/L的氨水，溶液中的金属离子与氢氧根离子迅速反应生成沉淀，再经历12~24小时的陈化，收集干燥后得到前驱体镍锰双层氢氧化物；

NiO/Mn

本发明所制备的NiO/Mn

NiO/Mn

采用X-射线衍射仪对制备的NiO/Mn

NiO/Mn

使用公知的纽扣电池组装技术组装出纽扣电池，其中正极材料为NiO/Mn

锰离子溶出情况的表征：

以与纽扣电池相同的电极配置组装开放性电池，加入30mL浓度为2mol/L电解液，在不同循环次数后，使用电感耦合等离子体发射光谱仪对电解液中的二价锰浓度进行检测，从而确定NiO/Mn

与现有技术相比，本发明的优点和有益效果如下：

本发明所制备的镍锰双层氢氧化物衍生的NiO/Mn

附图说明

图1-镍锰双层氢氧化物衍生的NiO/Mn

图2-镍锰双层氢氧化物衍生的NiO/Mn

图3-镍锰双层氢氧化物衍生的NiO/Mn

图4-镍锰双层氢氧化物衍生的NiO/Mn

图5-镍锰双层氢氧化物衍生的NiO/Mn

具体实施方式

下面申请人将结合具体的实施案例对本发明的技术方案加以详细说明，以便本领域的技术人员对本发明有更进一步的理解，但以下实施案例不以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。

实施例1：

前驱体镍锰双层氢氧化物的制备：依次将硫酸镍，硫酸锰和氟化铵以摩尔比为1：1：2的比例溶于去离子水中，使用磁力搅拌快速搅拌溶液，使全部化学试剂溶解。然后在剧烈搅拌的条件下逐滴滴加20mL的浓度为1mol/L的氨水，溶液中的金属离子与氢氧根离子迅速反应生成沉淀，再经历12小时的陈化，收集干燥后得到前驱体镍锰双层氢氧化物。

NiO/Mn

NiO/Mn

NiO和Mn

NiO/Mn

对比例1：

前驱体锰双层氢氧化物的制备：依次将硫酸锰和氟化铵以摩尔比为1：2的比例溶于去离子水中，使用磁力搅拌快速搅拌溶液，使全部化学试剂溶解。然后在剧烈搅拌的条件下逐滴滴加20mL的浓度为1mol/L的氨水，溶液中的金属离子与氢氧根离子迅速反应生成沉淀，再经历12小时的陈化，收集干燥后得到前驱体镍锰双层氢氧化物。

Mn

实施例2：

前驱体镍锰双层氢氧化物的制备：依次将硝酸镍，硝酸锰和氟化铵以摩尔比为1：0.5：1.5的比例溶于去离子水中，使用磁力搅拌快速搅拌溶液，使全部化学试剂溶解。然后在剧烈搅拌的条件下逐滴滴加10mL的浓度为2mol/L的氨水，溶液中的金属离子与氢氧根离子迅速反应生成沉淀，再经历24小时的陈化，收集干燥后得到前驱体镍锰双层氢氧化物。

NiO/Mn

实施例3：

前驱体镍锰双层氢氧化物的制备：依次将硝酸镍，硝酸锰和氟化铵以摩尔比为1：1.5：2.5的比例溶于去离子水中，使用磁力搅拌快速搅拌溶液，使全部化学试剂溶解。然后在剧烈搅拌的条件下逐滴滴加40mL的浓度为0.5mol/L的氨水，溶液中的金属离子与氢氧根离子迅速反应生成沉淀，再经历12小时的陈化，收集干燥后得到前驱体镍锰双层氢氧化物。

NiO/Mn

实施例 4：

使用制备的NiO/Mn

电池正极极片的制备：以正极材料：乙炔黑：PVDF=7：2：1的比例进行匀浆，随后使用减半均匀的正极浆料涂覆到石墨纸上，60℃下真空干燥24小时。

纽扣电池的组装：正极：上述步骤所制备的正极极片；负极：锌片；电解液：2mol/L的硫酸锌和0.5mol/L的硫酸锰的混合溶液；隔膜：商业玻璃纤维（whatman GF/D 47mm）。

电池测试：25℃下测试在0.1A/g的电流密度下实施列1制备得到的NiO/Mn