本發(fā)明涉及電池儲(chǔ)能，尤其涉及一種錳基正極的氫氣固態(tài)二次電池。

背景技術(shù)：

1、水系二次電池采用水基電解質(zhì)，具有高安全性、高功率密度和環(huán)境友好的特點(diǎn)，成為最有前途的儲(chǔ)能技術(shù)之一。但現(xiàn)有的水系電池技術(shù)，如鉛酸、鎳氫和液流電池，仍面臨環(huán)境、資源、循環(huán)壽命等問(wèn)題的挑戰(zhàn)。因此，探索環(huán)境友好、成本低廉、高安全性和長(zhǎng)循環(huán)壽命的水系二次電池勢(shì)在必行。

2、2018年以來(lái)，wei?chen等人報(bào)道了一系列新型的水系二次電池—?dú)錃怆姵?，由于采用h+作為載流子(離子半徑最小)，其在電解液中具有最快的傳導(dǎo)速率，進(jìn)而使得電池具有優(yōu)異的倍率性能。氫氣負(fù)極可以匹配不同的正極，如氫氣負(fù)極可以匹配嵌入/脫出型正極，現(xiàn)有技術(shù)中，分別在堿性、酸性和中性的電解液中開(kāi)發(fā)了鎳氫(ni-h2)電池、普魯士藍(lán)(pba)-h2電池和錳酸鋰氫(lmo-h2)電池。其中ni-h2電池的正極氫氧化鎳在地殼中的豐度較低，pba-h2電池中正極材料pba及l(fā)mo-h2電池中的錳酸鋰均具有較低的比容量，因而限制了上述電池的大規(guī)模應(yīng)用。

3、綜上，尋找一種可脫嵌質(zhì)子且具有高比容量的正極材料構(gòu)建氫氣固態(tài)二次電池具有十分重要的意義和價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種錳基正極的氫氣固態(tài)二次電池，以解決現(xiàn)有正極材料比容量低的問(wèn)題。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種錳基正極的氫氣固態(tài)二次電池，包括mno2正極、pt/c負(fù)極和固態(tài)電解質(zhì)；所述固態(tài)電解質(zhì)包括酸性電解液和黏土。

4、優(yōu)選的，所述mno2正極的制備方法包括如下步驟：將高錳酸鉀、錳源和水混合，進(jìn)行反應(yīng)，得到mno2正極。

5、優(yōu)選的，所述高錳酸鉀、錳源和水的質(zhì)量體積比為200～300mg：100～200mg：50～170ml。

6、優(yōu)選的，所述錳源包括mnso4、mnno3、mncl2、mn2o3和mnco3中的一種或幾種。

7、優(yōu)選的，所述反應(yīng)的溫度為100～150℃，反應(yīng)的時(shí)間為10～15h。

8、優(yōu)選的，所述固態(tài)電解質(zhì)中的酸性電解液和黏土的質(zhì)量比為0.5～1.5：1～5。

9、優(yōu)選的，所述酸性電解液包括h3po4和/或h2so4；所述黏土包括mg2h2(sio3)3·3.0h2o、h2al2o6si·1.19h2o和h4al2o9si2·0.32h2o中的一種或幾種。

10、優(yōu)選的，所述酸性電解液的體積濃度為10％～85％。

11、優(yōu)選的，所述pt/c負(fù)極中的pt占pt/c負(fù)極總質(zhì)量的15％～50％。

12、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果如下：

13、本發(fā)明公開(kāi)了一種能夠可逆脫嵌質(zhì)子的mno2正極，該正極具有較高的比容量，有利于提高電池的比容量，其中，利用本發(fā)明所述mno2正極制備的電池比容量可高達(dá)334.51mah/g。同時(shí)，通過(guò)將該mno2正極應(yīng)用于新型氫氣固態(tài)二次電池的體系中，使得電池具有了優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性、倍率性能和低溫性能。另外本發(fā)明所述mno2正極的制備方法簡(jiǎn)單、耗能少、成本低、不受資源限制、綠色環(huán)保，易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

技術(shù)特征：

1.一種錳基正極的氫氣固態(tài)二次電池，其特征在于，所述錳基正極的氫氣固態(tài)二次電池包括mno2正極、pt/c負(fù)極和固態(tài)電解質(zhì)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種錳基正極的氫氣固態(tài)二次電池，其特征在于，所述mno2正極的制備方法包括如下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種錳基正極的氫氣固態(tài)二次電池，其特征在于，所述高錳酸鉀、錳源和水的質(zhì)量體積比為200～300mg：100～200mg：50～170ml。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種錳基正極的氫氣固態(tài)二次電池，其特征在于，所述錳源包括mnso4、mnno3、mncl2、mn2o3和mnco3中的一種或幾種。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種錳基正極的氫氣固態(tài)二次電池，其特征在于，所述反應(yīng)的溫度為100～150℃，反應(yīng)的時(shí)間為10～15h。

6.根據(jù)權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)所述的一種錳基正極的氫氣固態(tài)二次電池，其特征在于，所述固態(tài)電解質(zhì)中的酸性電解液和黏土的質(zhì)量比為0.5～1.5：1～5。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種錳基正極的氫氣固態(tài)二次電池，其特征在于，所述酸性電解液包括h3po4和/或h2so4；

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種錳基正極的氫氣固態(tài)二次電池，其特征在于，所述酸性電解液的體積濃度為10％～85％。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種錳基正極的氫氣固態(tài)二次電池，其特征在于，所述pt/c負(fù)極中的pt占pt/c負(fù)極總質(zhì)量的15％～50％。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于電池儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明提供了一種錳基正極的氫氣固態(tài)二次電池。本發(fā)明中錳基正極的氫氣固態(tài)二次電池包括MnO<subgt;2</subgt;正極、Pt/C負(fù)極和固態(tài)電解質(zhì)；所述固態(tài)電解質(zhì)包括酸性電解液和黏土。本發(fā)明所述錳基正極的氫氣固態(tài)二次電池中的MnO<subgt;2</subgt;正極能夠可逆脫嵌質(zhì)子，通過(guò)將該MnO<subgt;2</subgt;正極應(yīng)用于新型氫氣固態(tài)二次電池的體系中，使得電池具有了優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性、倍率性能和低溫性能；此外，本發(fā)明所述MnO<subgt;2</subgt;正極的制備方法簡(jiǎn)單、耗能少、成本低、不受資源限制、綠色環(huán)保，還易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

技術(shù)研發(fā)人員：劉雅靜,崔香,陳秀全
受保護(hù)的技術(shù)使用者：青海師范大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6