[发明专利]锰氧化物纳米线、电池和制造锰氧化物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锰氧化物纳米线(尤其是具有20或更大的纵横比的锰氧化物纳米线)、一种包括该锰氧化物纳米线的可再充电电池和一种制造该锰氧化物纳米线的方法。更具体地说，本发明涉及一种由于其增大的比表面积而能够有效地用在包括电池、氧发生器和氧化还原催化剂的各种领域中的具有20或更大的纵横比的锰氧化物纳米线、一种包括该锰氧化物纳米线的可再充电电池和一种制造锰氧化物的方法，通过该方法可以以简化的方式容易地制造各种类型的锰氧化物纳米线。

背景技术

随着蜂窝电话、笔记本电脑、电动交通工具等领域的市场的上升，能量储存技术正逐渐地引起关注。

因此，电化学装置已经受到最高程度的关注，电化学装置的主要部件包括可再充电电池和电容器。为了提高电化学装置的容量和商业生存能力，对新的材料和设计的积极研究正在展开。当前商业上正在开发的电池包括Ni-MH、Ni-Cd、Pb-PbSO₄、锂离子电池等。

根据锂离子电池市场的扩展，遇到了严峻的问题，包括作为最期望的正极材料的钴的价格的急剧升高和由钴导致的环境污染。在这些情况下，集中进行了对替代材料的研究。另外，将作为电池的电极使用的金属氧化物的颗粒尺寸减小到纳米级，增大金属氧化物的表面积，可以提高电池的充电/放电速度和容量，正继续努力合成纳米级电极材料。至今已经做出的尝试仅涉及将颗粒尺寸减小至纳米级，但是没有对具有非常大的纵横比的纳米线进行任何研究。

发明内容

本发明提供了一种能够有效地用在各种领域中的锰氧化物纳米线。

本发明还提供了一种具有高充电/放电效率和容量的使用该锰氧化物纳米线的可再充电电池。

本发明还提供了一种制造锰氧化物纳米线的方法，通过该方法可以以简化的方式容易地制造各种类型的锰氧化物纳米线。

根据本发明的一个实施例，提供了一种具有20或更大的纵横比的锰氧化物纳米线。

所述锰氧化物纳米线可以是β-MnO₂纳米线、γ-MnOOH纳米线或Li_xMn₂O₄纳米线。

所述锰氧化物纳米线可以具有15nm至50nm的范围内的线宽度。

根据本发明的另一实施例，提供了一种包括具有20或更大的纵横比的锰氧化物纳米线的电池。

根据本发明的又一实施例，提供了一种制造锰氧化物纳米线的方法，所述方法包括：制备包括锰盐和氧化剂的混合溶液；通过将碱加入到所述混合溶液来调节pH值；以及使经过pH值调节的混合溶液在50℃至200℃的范围内的温度下反应1小时至10天。

如上所述，根据本发明的锰氧化物纳米线以具有非常大的纵横比的线来成形，使其与小颗粒尺寸即纳米尺寸的普通锰氧化物相比具有大得多的比表面积，并且该锰氧化物纳米线可以有效地与可再充电电池、氧发生器或氧化还原催化剂一起使用。

另外，因为根据本发明的制造锰氧化物的方法简单，所以可以降低制造成本。此外，因为能够通过将用于各种类型的锰氧化物的工艺相结合的单个工艺来容易地制造各种类型的锰氧化物纳米线，所以可以根据需要适当地制造期望的锰氧化物纳米线。

具体地说，当使用根据本发明的锰氧化物纳米线作为可再充电电池的材料时，预计提高了电池的充电/放电倍率和容量。也就是说，可以代替昂贵的钴而替代性地使用根据本发明的锰氧化物纳米线。因此，根据本发明，在节省制造成本的同时还可以解决环境污染问题。

本发明的附加方面和/或优点将部分地在下面的描述中进行说明，并部分地根据该描述将是明显的，或者可以由本发明的实施而明了。

附图说明

通过结合附图进行的以下详细描述，本发明的目的、特征和优点将更明显，在附图中：

图1是在示例1中制备的产物的扫描电子显微(SEM)图像；

图2是在示例2中制备的产物的SEM图像；

图3是在示例3中制备的产物的SEM图像；

图4是在示例4中制备的产物的SEM图像；

图5是在示例5中制备的产物的SEM图像；

图6是在示例6中制备的产物的SEM图像；

图7是在示例7中制备的产物的SEM图像；

图8是在示例8中制备的产物的SEM图像；

图9是在示例9中制备的产物的SEM图像；

图10是在示例10中制备的产物的SEM图像；

图11是在示例11中制备的产物的SEM图像；

图12是在示例12中制备的产物的SEM图像；