【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于超级电容器领域，特别涉及一种空心碳球包覆二氧化锰复合材料的制备方法。
技术介绍
1、人类社会对可再生能源的需求日益迫切，广大科研工作者对能源存储技术的研究日益广泛。当今最具代表性的两个能量存储器件是锂离子电池(libs)和超级电容器(scs)。libs是基于电极材料中发生氧化还原反应的原理进行能量的贮存和释放，该机理可以获取较高的能量密度，但离子在电极材料中扩散控制步骤导致其功率密度较低，同时离子的嵌入和脱嵌会使材料结构发生改变，也会使电极循环使用寿命大大降低。scs是电解液中离子吸附在电极材料表面，基于电极/电解质界面上的离子物理吸附原理，离子吸脱附速度快，因而可以提供较高的功率密度，而且电极材料结构无变化，所以具有较长的循环使用寿命，但由于scs电荷存储只利用了电极材料表面，所以获取的能量密度有限。
2、碳材料以低价易得、高比表面积、良好的导电性以及优异的化学稳定性等优点，成为一种最早被应用于超级电容器的电极材料。目前商业化的超级电容器以活性碳为电极材料，但其展现的比电容相对较低，而二氧化锰(mno2)具有资源丰富、低廉无毒、多种氧化价态以及理论比容量高等优点，成为一种理想的超级电容器赝电容电极材料。已有大量研究发现，影响二氧化锰电极电化学性能的主要因素包括晶型、导电性以及比表面积等，且采用单一的这种材料本身在循环过程中体积膨胀，导电性差。当碳材料引人到mno2材料中形成复合材料，可有效的提高其导电性，获得电化学性能显著的复合电极材料。
3、尽管目前合成空心碳球/二氧化锰复合材料的方法繁
技术实现思路
1、本专利技术意在提供一种空心碳球包覆二氧化锰复合材料的制备方法，以解决现有技术应用于工业生产心碳球/二氧化锰复合材料时，材料的稳定性差，外形不均匀等系列问题。
2、本方案中的一种空心碳球包覆二氧化锰复合材料的制备方法，包括以下步骤：
3、1)sio2@pda硅球制备：将氨水、乙醇、纯水和正硅酸乙脂混合搅拌后加入盐酸多巴胺，反应干燥后得到所述sio2@pda硅球；
4、2)空心碳球制备：将所得到的sio2@pda硅球在高温氮气保护条件下烧结，采用氢氟酸浸泡得到空心碳球；
5、3)空心碳球包覆二氧化锰复合材料制备：将得到的空心碳球加入kmno4水溶液中反应得到空心碳球包覆二氧化锰复合材料。
6、进一步，步骤1)中氨水、乙醇、纯水和正硅酸乙脂混合搅拌后加入盐酸多巴胺反应后的溶液进行离心分离，然后用去离子水洗涤数次，75～90℃条件下干燥，得到sio2@pda硅球。
7、进一步，步骤1)中正硅酸乙脂与盐酸多巴胺的体积比为1：15～25。
8、进一步，步骤1)中加入盐酸多巴胺后混合搅拌反应的时间≥24h。
9、进一步，步骤2)中将所得到的sio2@pda硅球在800～900℃，氮气保护条件下烧结2h，升温速度5℃/min。
10、进一步，步骤2)中采用分析纯且浓度为5％的氢氟酸浸泡24h以上。
11、进一步，步骤3)所述的kmno4溶液浓度为20mmol/l。
12、进一步，步骤3)所述的反应温度130～150℃，反应时间2h。
13、本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：
14、1)本专利技术设计在空心多孔碳纳米球表面生长mno2颗粒，制备了一种新型空心结构的球形复合材料，有利于离子扩散和增加电极材料反应活性表面积，在不同倍率下具有较好的电容特性。
15、2)本专利技术设计的复合材料命名为空心碳球包覆二氧化锰复合材料，该材料因为在空心碳球上生长了可参与氧化还原反应的过渡金属氧化物，大大提高了现有碳材料的容量，改善了超级电容器碳材料结构和电化学性能。
16、3)该方法应用于工业生产能够制备形状均匀稳定的空心碳球包覆二氧化锰复合材料，有利于批量化投产，且促进提高复合材料的循环稳定性。
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1.一种空心碳球包覆二氧化锰复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种空心碳球包覆二氧化锰复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1)中氨水、乙醇、纯水和正硅酸乙脂混合搅拌后加入盐酸多巴胺反应后的溶液进行离心分离，然后用去离子水洗涤数次，75～90℃条件下干燥，得到SiO2@PDA硅球。
3.根据权利要求2所述的一种空心碳球包覆二氧化锰复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1)中正硅酸乙脂与盐酸多巴胺的体积比为1：15～25。
4.根据权利要求3所述的一种空心碳球包覆二氧化锰复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1)中加入盐酸多巴胺后混合搅拌反应的时间≥24h。
5.根据权利要求4所述的一种空心碳球包覆二氧化锰复合材料的制备方法，其特征在于：步骤2)中将所得到的SiO2@PDA硅球在800～900℃，氮气保护条件下烧结2h，升温速度5℃/min。
6.根据权利要求5所述的一种空心碳球包覆二氧化锰复合材料的制备方法，其特征在于：步骤2)中采用分析纯且浓度为5％的氢氟酸浸泡24h以上。
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8.根据权利要求7所述的一种空心碳球包覆二氧化锰复合材料的制备方法，其特征在于：步骤3)所述的反应温度130～150℃，反应时间2h。
...【技术特征摘要】
1.一种空心碳球包覆二氧化锰复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种空心碳球包覆二氧化锰复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1)中氨水、乙醇、纯水和正硅酸乙脂混合搅拌后加入盐酸多巴胺反应后的溶液进行离心分离，然后用去离子水洗涤数次，75～90℃条件下干燥，得到sio2@pda硅球。
3.根据权利要求2所述的一种空心碳球包覆二氧化锰复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1)中正硅酸乙脂与盐酸多巴胺的体积比为1：15～25。
4.根据权利要求3所述的一种空心碳球包覆二氧化锰复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1)中加入盐酸多巴胺后混合搅拌反应的时间≥24h。
...【专利技术属性】
技术研发人员：刘江涛，张绍辉，周雄，唐月娇，李一帆，刘富亮，
申请(专利权)人：贵州梅岭电源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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