[发明专利]石墨烯负载锌锰钴氧化物的锌离子电池正极材料及其制法

说明书

本发明涉及锌离子电池正极材料技术领域，且公开了石墨烯负载锌锰钴氧化物的锌离子电池正极材料，包括以下配方原料：无水氯化锌、六水合硝酸钴、四水氯化锰、柠檬酸、石墨烯、硅烷偶联剂、分散剂。该一种石墨烯负载锌锰钴氧化物的锌离子电池正极材料，通过加入ZnMn_1.2‑1.65Co_0.35‑0.8O₄钴锰酸性氧化物，钴锰酸性氧化物具有良好的电导性，电荷迁移电阻较低，电子能够快速并高效地在正极材料和电解液之间迁移和传输，并且钴锰酸性氧化物具有八面性等轴晶系构型，表面具有张力裂隙形成的指纹状包体，使其具有很强的化学稳定性和很好的结构弹性，避免了锰酸性氧化物在电池充放电过程中，由于电解使其结构膨胀而导致结构崩溃，使正极材料基体失去电化学性质。

技术领域

本发明涉锌离子电池正极材料材料技术领域，具体为一种石墨烯负载锌锰钴氧化物的锌离子电池正极材料及其制法。

背景技术

锌离子电池的结构为阳极为锌，阴极为金属氧化物，电解质为固态聚合物，阴阳两极分别位于电池两边，工作原理为锌离子在电解质中从阳极流动到阴极引发化学反应，从而不断产生电能。

其中尖晶石锰酸锌具有原料丰富，成本低，无毒等优点成为锌离子电池最常用的正极材料，但是尖晶石锰酸锌自身的电导性较差，电荷迁移电阻较大，并且在充放电过程中由于化学性能不稳定，会导致晶型膨胀使正极材料的电化学循环稳定性较差，降低了锌离子电池的放电容量，限制了锰酸锌正极材料的实际应用。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种石墨烯负载锌锰钴氧化物的锌离子电池正极材料及其制法，解决了锰酸锌自身的电导性较差，电荷迁移电阻较大，并且在充放电过程中由于化学性能不稳定，会导致晶型膨胀使正极材料的电化学循环稳定性较差，降低了锌离子电池的放电容量的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：石墨烯负载锌锰钴氧化物的锌离子电池正极材料，包括以下重量份数配比的配方原料：24-28份无水氯化锌、25-30份六水合硝酸钴、20-25份四水氯化锰、5-7份柠檬酸、5-24份石墨烯、1.5-4份硅烷偶联剂、0.5-1份分散剂，制法包括以及以下实验药品：乙二醇、蒸馏水、无水乙醇、稀盐酸。

优选的，所述无水氯化锌中ZnCl₂质量分数≥96.5％。

优选的，所述六水合硝酸钴为Co(NO₃)₂·6H₂O，其中Co(NO₃)₂的质量分数为58.2-60.5％。

优选的，所述四水氯化锰为MnCl₂·4H₂O，其中MnCl₂质量分数为59.5-61.8％。

优选的，所述柠檬酸分子式为C₆H₈O₇，质量分数≥95.6％。

优选的，所述石墨烯为单层石墨烯粉末，规格为片径1-4um厚度0.6-1.2nm。

优选的，所述硅烷偶联剂为KBM-602(A-1210)3-(2-氨乙基)-氨丙基甲基二甲氧基硅烷。

优选的，所述无水乙醇质量分数为≥99.5％。

优选的，所述稀盐酸溶液物质的量浓度为2.3-3.5mol/L，质量分数为8-12％。

优选的，所述石墨烯负载锌锰钴氧化物的锌离子电池正极材料，制备方法包括以下步骤：