一种多球堆积碳包覆二氧化锰复合材料的结构及制备方法
专利汇可以提供一种多球堆积碳包覆二氧化锰复合材料的结构及制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及多球堆积 碳 包覆二 氧 化锰 复合材料 的结构，碳包覆二氧化锰为亚微米级球形形貌，由 纳米级 MnO2、包覆在二氧化锰表面的 石墨 化碳 材料、导电材料和三维骨架材料等多球三维堆叠形成；氧化锰前驱体材料为α-MnO2、β-MnO2、 电解 二氧化锰中的任意一种或混合；导电材料为 活性炭 、 乙炔黑 、石墨中的任意一种或混合；碳包覆前驱体为 葡萄糖 、 蔗糖 、 柠檬酸 中的任意一种或混合；三维骨架材料为碳 纳米管 、碳 纤维 、 石墨烯 片中的任意一种或混合；分散剂为聚 丙烯酸 、十二烷基 硫酸 钠中的任意一种或混合。本发明的有益效果是：本发明合成工艺简单，对设备参数要求较低；本发明可以在二氧化锰表面形成有效的三维多球堆积碳包覆，提高了材料的 导电性 能和电化学 稳定性 能。，下面是一种多球堆积碳包覆二氧化锰复合材料的结构及制备方法专利的具体信息内容。
1.一种多球堆积碳包覆二氧化锰复合材料的结构，其特征在于，碳包覆二氧化锰为亚微米级球形形貌，由纳米级MnO2、包覆在二氧化锰表面的石墨化碳材料、导电材料和三维骨架材料等多球三维堆叠形成；氧化锰前驱体材料为α-MnO2、β-MnO2、电解二氧化锰中的任意一种或混合；导电材料为活性炭、乙炔黑、石墨中的任意一种或混合；碳包覆前驱体为葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、柠檬酸中的任意一种或混合；三维骨架材料为碳纳米管、碳纤维、石墨烯片中的任意一种或混合；分散剂为聚丙烯酸、十二烷基硫酸钠中的任意一种或混合；造孔剂为苯甲酸、PMMA中的任意一种或它们的混合；浆料中固含量为10-60wt％；惰性气体氛围为氮气或氩气。
2.根据权利要求1所述的多球堆积碳包覆二氧化锰复合材料的结构，其特征在于，氧化锰前驱体材料为α-MnO2。
3.根据权利要求1所述的多球堆积碳包覆二氧化锰复合材料的结构，其特征在于，导电材料为乙炔黑与活性炭的混合。
4.根据权利要求1所述的多球堆积碳包覆二氧化锰复合材料的结构，其特征在于，碳包覆前驱体为蔗糖。
5.根据权利要求1所述的多球堆积碳包覆二氧化锰复合材料的结构，其特征在于，三维骨架材料为碳纳米管。
6.一种如权利要求1所述的多球堆积碳包覆二氧化锰复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将氧化锰前驱体材料与导电材料、碳包覆前驱体、三维骨架材料和分散剂按照(50-90)：(1-15)：(1-15)：(1-10)：(1-10)的质量比相混合，在球磨条件下分散于去离子水中形成混合分散溶液，球磨转速为150-300转/分钟，固体材料总重量与去离子的质量比为
1：(2-5)；
步骤二：向所述分散剂中加入一定比例的造孔剂，并继续搅拌2-12小时形成均匀的浆料，氧化锰前驱体材料与造孔剂的质量比为1：(0.01-0.1)；
步骤三：将步骤二得到的浆料通入喷雾造粒设备中，在喷雾温度为100-130℃、进气口压力为0.2-0.8MPa下进行喷雾造粒；随后收集喷雾造粒后的材料；
步骤四：将步骤三得到的材料置于管式炉中，在300-1000℃惰性气体氛围下热处理2-
24小时，得到具有优异结晶性能的多球堆积碳包覆二氧化锰材料。
一种多球堆积碳包覆二氧化锰复合材料的结构及制备方法
技术领域
背景技术
装水系锌离子电池，在0.3C的充放电倍率下比容量可达到290mAh g ，在6.5C的大倍率下可逆循环可达10000圈，且库伦效率可达100％，但是该制备方法比较繁琐，难以批量化制备，且碳纤维布的成本较高，限制了该材料的产业化应用。Wu等(Small,2018,1703850)利用水热法在制备二氧化锰的同时加入氧化石墨烯，通过控制水热温度和时间，制备出石墨烯包覆的二氧化锰纳米线，在提高二氧化锰材料导电性的同时提高了材料的电化学稳定性能，将其应用于锌离子电池正极材料，比容量可达382.2mAh g-1，在3A g-1的大倍率下可逆循环可达3000圈，且容量保持率高于94％，但是由于在制备过程中需要高温高压的水热环境，需要加入价格成本较高的石墨烯，且产率较低，仍然不适用于批量化合成。刘伟良等人(CN
107706405 A)利用具有良好导电性能的导电高分子材料来提高二氧化锰材料在水系锌电池中的性能，通过引发剂在合成二氧化锰的过程中交联成网络，并通过碳化工艺制备了一种氮或氮硫掺杂碳包覆二氧化锰复合材料，达到了较好的应用效果，但是由于采用的碳源为吡咯、苯胺、噻吩等具有毒害的有机物，不能达到绿色环保的要求，产物的堆积密度较低且成本较高，因而在产业化应用方面仍存在较大障碍。傅裕等人(CN 106684346 A)介绍了一种利用喷雾造粒工艺制备碳包覆锂离子电池正极材料的工艺方法，获得了良好的电化学结果。
发明内容
具体实施方式
8C的大倍率下的循环-比容量曲线，从图中可以看出该材料具有优异的循环稳定性能，可逆循环可达1500圈以上。
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