【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電池領域，尤其涉及一種低溫碳包覆γ-mno2的制備方法和水系鋅離子電池。
技術介紹
1、mno2由于材料豐富、價格低廉、理論容量高、環境友好和安全性好等優點，近年來已被廣泛地應用于水系鋅離子電池正極材料。然而，mno2材料有較差的電子/離子電導率、低的可逆放電容量和倍率性能以及較差的循環穩定性等問題，制約了在水系鋅離子電池中廣泛應用。為了解決?mno2導電性和電化學性能等問題，研究者們提出了多種性能優化策略和改進方法，如1）金屬陽離子/過渡金屬離子預嵌入法（adv.?mater.?2020,?32:2002450）；2）用有機導電聚合物包覆mno2材料；?3）與聚苯胺復合以及用碳材料包覆等方法。??例如用石墨烯卷軸包覆的mno2材料可促進電荷轉移和降低應力，以抑制mno2材料結構的崩塌（ acs?appl.?mater.?interfaces?2022,?14,（20）：23022-23032）。然而用石墨烯卷軸包覆這種方法成本高，不利于工業化。材料研究學報2019,33:530報道用高錳酸鉀和硫酸錳為原料合成γ-相mno2，再用葡萄糖為碳原料，通過液相燒結法碳包覆制備mno2/c復合材料。用該方法包覆后得到的復合材料，改變了原二氧化錳晶體結構，使二氧化錳結構由γ相轉變為α相，未能使γ-相晶型穩定存在。
2、mno2存在多種晶型如?α-mno2、β-mno2、γ-mno2、δ-mno2和λ-mno2等，不同晶型mno2的化學組成基本相同，但在性能上表現出
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于針對現有技術的不足，提供一種低溫碳包覆γ-mno2的制備方法和水系鋅離子電池。
2、本專利技術所采用的技術方案是：
3、一種低溫碳包覆γ-mno2的制備方法，包括如下：
4、取γ-mno2?粉未及有機碳源化合物進行混合；
5、將得到的混合材料進行兩段升溫處理，第一段升溫控制溫度區間從室溫升至t1，t1為180~200℃，第二段升溫控制速度為0.1-1.0℃/分鐘，溫度區間從t1至至t2，t2為280-320℃，并在t2恒溫處理1-3小時，然后自然冷卻至室溫，得到碳包覆mno2，其中mno2為γ-相。
6、上述技術方案中，進一步的，所述的有機碳源化合物選用低溫分解有機碳源，通常可為玉米粉、淀粉、檸檬酸、葡萄糖中的一種或多種。
7、進一步的，所述γ-mno2粉未的粒徑通常小于38微米，以更有利于保障后續應用中電極的電化學活性。
8、進一步的，所述有機碳源化合物與γ-mno2粉未的重量比1-10：15。
9、進一步的，所述混合為進行固固相混合或進行液固相混合。
10、當采用固固相混合，具體可為攪拌混合均勻或機械滾軸混勻器混合均勻或放入球磨罐并以10倍物料質量的陶瓷球進行干磨混合均勻，優選為在200-300r/min速度下球磨2-20h，更優選為5-10h。
11、當采用液固相混合，具體可為取有機碳源化合物溶于蒸餾水中，濃度為50-500?g/l，優選濃度為100-350g/l。將γ-mno2?粉未倒入配制的碳源化合物水溶液中，并混合攪拌均勻，然后在40-80℃溫度下，優選溫度為50-60℃，緩慢蒸發水份至半干狀態或干固狀態。
12、進一步的，所述升溫處理可以在管式爐或馬弗爐中進行，管式爐氣氛為氧氣或氮氣，流速為20-100ml/分鐘，優選流速為50-70ml/分鐘，馬弗爐氣氛為空氣，開孔進出氣流動，更優選的，所述管式爐及馬弗爐具有抽氣系統。
13、進一步的，所述第一段升溫速度可為5-10℃/分。
14、進一步的，所述第二段升溫速度為0.1-0.5℃／分。
15、進一步的，在第二段升溫及恒溫處理過程中對反應體系進行抽氣或通入氣體進行排氣處理，以盡可能的將熱處理過程中產生的分解氣體從反應體系中排出。
16、一種mno2電極漿料，含有如上任一項制得的碳包覆mno2。
17、一種水系鋅離子電池，其正極中含有如上所述的電極漿料。
18、本專利技術中采用兩段升溫處理方式是至關重要的，這是由于選用低溫分解有機碳源進行碳包覆，這些有機碳源在高于200℃時會分解產生co、醛類等還原性物質，其與mno2若充分接觸反應則會生成mn3o4，因此在處理過程中需在第一段升溫時控制體系溫度盡可能低于有機碳源的分解溫度，并在體系溫度達到將近有機碳源的分解溫度后，對升溫速率進行精準控制以免升溫過快，使分解產生的co、醛類等還原性物質在濃度不高的情況下能及時排出爐外或在抽氣或排風條件下實現快速排放分解的還原性物質。通過該處理，有效實現了保持mno2的γ晶型同時對其進行碳包覆。
19、本專利技術具有的有益效果至少如下：
20、通過本專利技術技術方案可實現對γ-mno2材料碳包覆同時保持晶相結構不變，攻克現有技術對γ-mno2在熱處理碳包覆過程中易發生相變等這一領域的難題。
21、通過本專利技術技術方案碳包覆后的γ-mno2?構成的正極，與負極鋅電極組裝的水系鋅離子電池，具有高的放電克容量和充放電循環穩定性。
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1.一種低溫碳包覆γ-MnO2的制備方法，其特征在于，包括如下：
2.根據權利要求1所述的低溫碳包覆γ-MnO2的制備方法，其特征在于，所述的有機碳源化合物為玉米粉、淀粉、檸檬酸、葡萄糖中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述的低溫碳包覆γ-MnO2的制備方法，其特征在于，所述有機碳源化合物與γ-MnO2粉未的重量比1-10：15。
4.根據權利要求1所述的低溫碳包覆γ-MnO2的制備方法，其特征在于，所述混合為進行固固相混合或進行液固相混合，所述液固相混合為取有機碳源化合物、γ-MnO2?粉未于蒸餾水中，混合攪拌均勻后蒸發水份至半干狀態或干固狀態。
5.根據權利要求1所述的低溫碳包覆γ-MnO2的制備方法，其特征在于，將得到的混合材料先轉移到陶瓷坩鍋中，并把陶瓷坩鍋放置于管式爐或馬弗爐中再進行兩段升溫處理。
6.根據權利要求5所述的低溫碳包覆γ-MnO2的制備方法，其特征在于，所述管式爐中氣氛為氧氣或氮氣，流速為20-100ml/分鐘，所述馬弗爐中氣氛為空氣，開孔進出氣流動，且所述管式爐及馬弗爐具有抽氣系統。
<...【技術特征摘要】
1.一種低溫碳包覆γ-mno2的制備方法，其特征在于，包括如下：
2.根據權利要求1所述的低溫碳包覆γ-mno2的制備方法，其特征在于，所述的有機碳源化合物為玉米粉、淀粉、檸檬酸、葡萄糖中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述的低溫碳包覆γ-mno2的制備方法，其特征在于，所述有機碳源化合物與γ-mno2粉未的重量比1-10：15。
4.根據權利要求1所述的低溫碳包覆γ-mno2的制備方法，其特征在于，所述混合為進行固固相混合或進行液固相混合，所述液固相混合為取有機碳源化合物、γ-mno2?粉未于蒸餾水中，混合攪拌均勻后蒸發水份至半干狀態或干固狀態。
5.根據權利要求1所述的低溫碳包覆γ-mno2的制備方法，其特征在于，將得到的混合材料先轉移到陶瓷坩鍋中，并把陶瓷坩鍋放置于管...
【專利技術屬性】
技術研發人員：胡偉康，齊敏杰，白玉英，陳云超，劉孝偉，王艷，
申請(專利權)人：超威電源集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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