[發明專利]一種可充鎂電池正極材料硅酸錳鎂的制備方法

無效

• 申請號: 200810040462.0
• 申請日: 2008-07-10
• 公開（公告）號: CN101320806A
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發明（設計）人: 努麗燕娜;楊軍;馮真真;李云;王久林
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/48;H01M4/04;C01B33/20;B01J19/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 羅蔭培

技術領域

本發明涉及一種電池電極材料的制備方法，特別是一種可充鎂電池正極材料硅酸錳鎂的制備方法。

背景技術

隨著人們對能源、資源和環境領域的不斷重視，迫切需要研發高性能、低成本的綠色化學電源。鎂是一種活波的、在元素周期表中與鋰處于對角線位置的第II組族金屬，理論比容量較大(2205mAh·g^-1)。與鋰相比，鎂的價格低廉(約為鋰的1/24)、環境友好、熔點高(649℃)、易加工處理、安全性高，因此用鎂作負極的可充鎂電池是一種有良好前景的化學電源，其雖不能與應用于小尺度(如便攜式電子儀器)的鋰電池競爭，但在大負荷用途方面有潛在優勢，被認為是很有望適用于電動汽車的一種綠色蓄電池(Prototype?systems?for?rechargeablemagnesium?batteries，Nature，2000，407：724)。

相對于Li⁺來說，Mg²⁺的離子半徑小、電荷密度大、溶劑化更為嚴重，因此人們在對眾多二次電池用的嵌入/脫嵌材料研究中，發現能用作可充鎂電池的正極材料較少，主要有(Magnesium?insertion?electrodes?for?rechargeable?nonaqueousbatteries-a?competitive?alternative?to?lithium，Electrochimica?Acta，1999，45：351)：MoO₃、Co₃O₄、V₂O₅和MV₃O₈(H₂O)_y(M＝Li、Na、K、Ca_0.5或Mg_0.5)釩酸鹽、尖晶石型的氧化物、Todorokite型的Mg_xMnO₂·yH₂O、Nasicon結構的Mg_0.5Ti₂(PO₄)₃和Mg_0.5+y(Fe_yTi_1-y)₂(PO₄)₃、Cheverel相的Mo₃S₄、單斜結構的MgV₂O₆(可再生鎂離子電池正極材料MgV₂O₆的制備及其電化學性能研究，電化學，2004，10：460)、MgTi₂O₅(可充鎂電池正極材料MgTi₂O₅的研究，南開大學學報(自然科學版)，2006，39：39)。其中，Mo₃S₄是目前較為理想的材料(Prototype?systems?for?rechargeable?magnesium?batteries，Nature，2000，407：724)，在一系列非水電解質溶液中，鎂離子都可以較快地進行插入/脫嵌電化學反應，理論放電容量可達到122mAh·g^-1，實際放電容量為100mAh·g^-1左右，放電電壓平臺有兩個，分別在1.2V和1.0V(vs.Mg/Mg²⁺)左右。但硫化物的主要缺陷是抗氧化性較差，而且Mo₃S₄的制備條件比較苛刻，需要在真空或氬氣氣氛下高溫合成(A?short?review?on?the?comparison?between?Li?battery?systems?andrechargeable?magnesium?battery?technology，J.Power?Sources，2001，97～98：28)。本課題組將改性溶膠-凝膠法獲得的硅酸錳鎂作為可充鎂電池正極材料(一種鎂二次電池正極材料及其制備方法，中國專利，申請號：200710173280.6)，取得了一定的效果，穩定放電平臺達1.6V(vs.Mg/Mg²⁺)，小電流充放電條件(C/100)下放電容量可達243.9mAh·g^-1(理論容量的78％)。

發明內容