Page 131 - 《精细化工》2021年第4期

第 38 卷第 4 期 精 细 化 工 Vol.38, No.4
202 1 年 4 月 FINE CHEMICALS Apr. 2021

电子化学品
ZnMn O /Mn O /CNT 复合正极材料的
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制备及其在水锌离子电池中的应用

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周世昊 1,2 ，赵才贤 ，张 涛 ，龙凤妮 ，唐 芳 ，吴贤文
（1. 湘潭大学 化工学院，湖南 湘潭 411105；2. 吉首大学 化学化工学院，湖南 吉首 416000）
摘要：以 Zn(NO 3 ) 2 •6H 2 O、Mn(AcO) 2 •4H 2 O 和碳纳米管（CNT）为原料，经过表面活性剂辅助溶剂热反应合成
了 CNT 包覆 ZnMn 2 O 4 /Mn 2 O 3 （ZMO/MO）复合材料，通过 XRD 和 SEM 对材料的结构和形貌进行表征。结果
表明，CNT 均匀包覆在微球状 ZMO/MO 复合物的表面。在 0.1 A/g 电流密度下，CNT 包覆量为 10%（即 CNT
质量占复合微球质量的百分数，下同）的 ZMO/MO/10CNT 复合材料放电比容量为 112.8 mA·h/g，并且在 300
次循环后仍能保持在 49.6 mA·h/g 的可逆比容量。在电流密度为 0.1、0.2、0.4、0.8、1.2、2.0 A/g 时，其放电比
容量分别为 126.2、124.4、115.4、94.2、57.3 和 45.0 mA·h/g。采用循环伏安曲线和电化学阻抗探究了电极的
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动力学特性，两相复合提高了 Zn 扩散速率，CNT 的包覆改善了材料的电荷传递。
关键词：水系锌离子电池；正极；复合材料；溶剂热法；包覆；电化学性能
中图分类号：TM912 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2021) 04-0765-09

Preparation of ZnMn 2O 4/Mn 2O 3/CNT composite cathode material
and its application in aqueous zinc-ion batteries

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1,2
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ZHOU Shihao , ZHAO Caixian , ZHANG Tao , LONG Fengni , TANG Fang , WU Xianwen
（1. College of Chemical Engineering, Xiangtan University, Xiangtan 411105, Hunan, China; 2. College of Chemistry
and Chemical Engineering, Jishou University, Jishou 416000, Hunan, China）
Abstract: Carbon nanotubes (CNT) coated ZnMn 2O 4/Mn 2O 3 (ZMO/MO) composites were synthesized
from Zn(NO 3) 2•6H 2O, Mn(AcO) 2•4H 2O and CNT via a facile surfactant-assisted solvothermal method. The
structure and morphology of the composites were characterized by XRD and SEM. The results showed that
CNT was uniformly coated on the surface of microspherical ZMO/MO composites. The ZMO/MO
composites with 10% CNT coated amount (the percentage of CNT mass in the composite microsphere
mass，the same below) had a discharge specific capacity of 112.8 mA·h/g at 0.1 A/g current density, and it
could still maintain the reversible capacity of 49.6 mA·h/g after 300 cycles. The discharge specific
capacities corresponding to current densities of 0.1, 0.2, 0.4, 0.8, 1.2 and 2.0 A/g were 126.2, 124.4, 115.4,
94.2, 57.3 and 45.0 mA·h/g, respectively. The kinetics characteristics of the electrodes were investigated by
cyclic voltammetry and electrochemical impedance. It was found that two-phase recombination increased
2+
Zn diffusion rate, and the introduction of CNT improved charge transfer.
Key words: aqueous zinc-ion batteries; cathode; composites; solvothermal method; coating; electrochemical
properties

在人类文明发展进程中，能源作为人类社会发 电池作为一种清洁能源储存装置，受到人们的关注。
展的重要物质基础，成为各国开发利用的重点。作 在电动汽车和移动手机等领域，以锂离子电池（LIBs）
[1]
为发展中国家，能源问题也是中国面临的突出问题 。 和钠离子电池（SIBs）为代表的二次电池因为使用

收稿日期：2020-09-13; 定用日期：2020-10-27; DOI: 10.13550/j.jxhg.20200858
基金项目：国家自然科学基金（51762017）；湖南省教育厅重点项目（18A285）；湖湘青年英才支持计划项目（2018GX2001）
作者简介：周世昊（1994—），男，硕士生。联系人：吴贤文（1983—），男，教授，博士，E-mail：wxwcsu2011@163.com。