哈尔滨工业大学硕士学位论文
摘要
发展新能源已成为全球性趋势，传统的电池使用有机电解液，存在易燃、
有毒等问题，一次电池又容易造成资源浪费和环境污染，水系二次锌离子电池
作为一种安全、环保的储能系统应运而生。普鲁士蓝物质作为二次锌离子电池
正极材料，具有低容量和低结构稳定性的缺点。本论文制备了性能优异的铁氰
化锰Mn[Fe(CN)]材料，对制备工艺进行优化，并通过掺杂金属制备了
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(MnA)[Fe(CN)]材料，对其进行物理表征和电化学性能研究，最后对制备的
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Mn[Fe(CN)]和(MnA)[Fe(CN)]材料进行市场经济分析。
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利用沉淀法，制备了铁氰化锰Mn[Fe(CN)]正极材料，分别对金属锰源、
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锰盐与铁氰根离子的摩尔比、反应温度、反应物料滴加方式等参数进行优化。
结果表明：使用硫酸锰作为锰源、锰离子和铁氰根离子摩尔比例为1.5:1、反应
温度为60℃、采用硫酸锰滴加入铁氰化钾的加料方式，制备的Mn[Fe(CN)]
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样品性能最好。采用优化的工艺条件制备的材料作为正极活性物质，以1M
ZnSO+0.1MMnSO为电解液，组装扣式电池，在150mA/g的电流密度下对其
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进行充放电测试，充放电电压范围为1.1-1.9V，Mn[Fe(CN)]的首圈放电比容
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量能够到达91.3mAh/g，效率接近100%，经过100圈的周期，其放电放比容量
为71.9mAh/g，容量保持率到达了78.8%。
利用共沉淀法，制备了金属离子掺杂的(MnA)[Fe(CN)](A代表Ni2+、
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Zn2+、Cu2+、Fe2+)正极材料，并对制备工艺进行优化。结果表明，使用金属镍作
为掺杂离子、Mn和Ni摩尔比例为0.85:0.15时制备的(MnNi)[Fe(CN)]
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样品性能最好。采用优化的工艺条件制备的材料作为正极活性物质，以1M
ZnSO+0.1MMnSO为电解液，组装扣式电池，在150mA/g的电流密度下对其
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进行充放电测试，充放电电压范围为1.1-1.9V，(MnNi)[Fe(CN)]的首圈
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放电比容量能够到达145.1mAh/g，经过100圈的周期，其放电比容量为92.5
mAh/g，容量保持率为64.1%。对铁氰化锰/镍材料进行煅烧改性，500℃煅烧3
h的材料性能最优，放电容量为179.3mAh/g，提升了普鲁士蓝材料的容量。
对制备的Mn[Fe(CN)]和(MnNi)[Fe(CN)]材料进行市场经济分析，
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结果表明，制备的材料成本较低，且符合当今社会绿色环保