[发明专利]一种碳酸锰纳米材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种碳酸锰纳米材料及其制备方法，将高锰酸盐、淀粉溶解在去离子水中经搅拌得到前驱体溶液；将前驱体溶液转入反应釜中，在反应处理后得到沉淀物；将沉淀物离心清洗并烘干后得到碳酸锰纳米材料。本发明制备工艺简便，材料颗粒尺寸分布均匀，基本组成单元为纳米粒子，作为离子电池负极具有一定优势。可应用于制备橄榄球形碳酸锰负极材料的工作中。

技术领域

本发明属于化学技术领域，具体涉及一种碳酸锰纳米材料及其制备方法。

背景技术

金属碳酸盐作为具有高容量，低成本的髙比能负极成为近几年的研究热点。碳酸锰作为金属碳酸盐家族的一类，曾被报道用于锂离子电池负极，具有一定的电化学性能。然而，目前碳酸锰微纳结构的调控用于二次电池方面的报道不多。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种碳酸锰纳米材料及其制备方法，碳酸锰纳米材料呈橄榄球型，橄榄球形碳酸锰整体由纳米粒子组装而成，具有高比表面积，能够与电解液充分接触，提高电池容量，微米级橄榄球形结构能够保证材料在充放电循环过程中的稳定性。

本发明采用以下技术方案：

一种碳酸锰纳米材料，碳酸锰纳米材料呈橄榄球型结构，由尺寸1～100nm的纳米粒子组装而成。

具体的，橄榄球型结构的长轴方向尺寸为1～5μm，短轴方向尺寸为0.1～2μm。

本发明的另一个技术方案是，一种制备碳酸锰纳米材料的方法，将高锰酸盐、淀粉溶解在去离子水中经搅拌得到前驱体溶液；将前驱体溶液转入反应釜中，在反应处理后得到沉淀物；将沉淀物离心清洗并烘干后得到碳酸锰纳米材料。

具体的，高锰酸盐和淀粉的质量比为(1～5)：10。

具体的，淀粉溶液的浓度为1～10g/L；高锰酸盐的浓度为0.1～1g/L。

具体的，高锰酸盐为高锰酸钾、高锰酸钠和高锰酸铵中的任一种。

具体的，将前驱体溶液转入反应釜中，在120～180℃温度下反应0.5～24h得到沉淀物。

具体的，离心处理速度为3000～10000rpm。

具体的，清洗次数为1～3次。

具体的，烘干温度为60～100℃，时间为12～24h。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

一种碳酸锰纳米材料，纳米级粒子具有较大比表面积能够与电解液充分接触，微米级粒子有利于循环过程中结构保持稳定。

进一步的，橄榄球型结构既能有利于电池容量提升，又有利于循环过程中材料结构的稳定性。

一种制备碳酸锰纳米材料的方法，将高锰酸盐、淀粉溶解在去离子水中经搅拌得到前驱体溶液；将前驱体溶液转入反应釜中，在反应处理后得到沉淀物；将沉淀物离心清洗并烘干后得到碳酸锰纳米材料，制备工艺简便，材料颗粒尺寸分布均匀。。

进一步的，高锰酸钾和淀粉的配比用于提供含有碳酸根离子和锰离子的反应环境，最终形成产物碳酸锰。

进一步的，高锰酸钾和淀粉的浓度范围用于提供含有适当浓度的碳酸根离子和锰离子的反应环境，最终形成产物碳酸锰。

进一步的，高锰酸盐为高锰酸钾、高锰酸钠和高锰酸铵中的任一种，方便提供高锰酸根离子。

进一步的，水热反应时间和温度的设定可以使常温常压下可溶性较差的物质溶解并重结晶进行橄榄球形碳酸锰前驱体的合成。

进一步的，离心处理速度为3000～10000rpm，有利于收集反应产物。