基于废旧锂离子电池正极材料LiMn2O4制备MnO2及其电化学性能

摘要

以废旧锂离子电池LiMn2O4正极材料为原料,通过控制酸浸条件分别制备出λ-MnO2纳米粒子和β-MnO2纳米棒,研究作为一次电池电极材料和超级电容器电极材料的相关电化学性能。利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和恒电流充放电、循环伏安等测试手段对样品成分、形貌和电化学性能进行分析表征。实验表明:在常温常压下,采用0.5mol.L-1的H2SO4酸浸3h可制备出λ-MnO2纳米颗粒;而于140℃水热条件下,采用2mol.L-1的H2SO4酸浸24h可制得β-MnO2纳米棒。λ-MnO2纳米颗粒和β-MnO2纳米棒作为Li/MnO2一次电池电极材料的放电比容量分别为142mA.h.g-1和275mA.h.g-1,而市售β-MnO2放电比容量为163mA.h.g-1。此外,作为对称型超级电容器的电极材料也表现出较好的超级电容特性,在1mol.L-1的Na2SO4电解液中,λ-MnO2和β-MnO2的恒流充放电比电容分别为87.4F.g-1和85.7F.g-1,高于市售β-MnO2的恒流充放电比电容(76.1F.g-1)。