水热法制备铝掺杂二氧化锰及其储锌性能的研究

可充电水系锌锰电池成本低、环保无毒、安全性好,在大规模储能领域具有广阔应用前景.然而,该电池中不仅存在MnO2正极导电率低、结构稳定性差等问题,而且存在负极锌枝晶生长与析氢腐蚀问题,这严重制约了电池循环稳定性的提升.本文采用水热法制备了Al掺杂二氧化锰作为锌锰电池的高稳定性正极材料,并通过X射线衍射(XRD)、能量色散X射线光谱仪(EDS)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)详细讨论了Al掺杂对MnO2物相、形貌、含水量与电化学性能的影响.研究表明,Al掺杂不仅使样品由微米级β-MnO2转变为纳米级α-MnO2,还使产物中结晶水含量增加.作为锌锰电池正极材料,所制备的Al掺杂MnO2在1 A·g-1高电流密度下500次循环后剩余容量高达150.1 mAh·g-1,循环稳定性远优于未掺杂的MnO2样品(500次循环后容量为97.8 mAh·g-1).本研究对高性能锌锰电池的开发具有一定启示意义.     

溶液燃烧法合成纳米多孔锰氧化物用作水系锌离子电池正极材料

本文报道了一种纳米多孔氧化锰的溶液燃烧合成方法.该方法以柠檬酸和硝酸锰混合溶液为反应原料,在空气中直接加热溶液(250℃,30 min)即可诱发氧化剂与还原剂之间的燃烧反应,从而获得氧化锰样品.本文探究了原料中还原剂与氧化剂比例对产物形貌、相组成、储锌性能的影响.实验结果表明,当还原剂与氧化剂的比例适当时,原料间的燃烧反应较为剧烈,反应中有大量气态产物逸出,可以获得蓬松多孔状产物.当作为锌离子电池正极材料使用时,这些产物中的多孔结构不仅有利于电解质的浸润,而且可以缩短电化学反应时Zn2+在材料中的传输距离.电化学测试表明,该方法制备的最优样品在0.5 A·g-1电流密度下循环120次后储锌容量高达261 mAh·g-1.这种简便的溶液燃烧合成方法对于高性能锌离子电池正极材料研发具有一定的借鉴意义.