[發明專利]一種鉀磷鎢酸鹽微立方的制備方法

在審

• 申請號: 201710182604.6
• 申請日: 2017-03-24
• 公開（公告）號: CN106892459A
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發明（設計）人: 倪魯彬;楊光;孫春雨;趙鋼筋;牛國勝;顧杰;季衛
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: C01G41/00
• 分類號: C01G41/00;H01M4/58
• 代理公司: 揚州市錦江專利事務所32106
• 代理人: 江平

技術領域

本發明屬于化學電池技術領域，具體涉及鋰離子電池正極材料——K₃PW₁₂O₄₀鹽微立方的制備方法。

背景技術

鉀磷鎢酸鹽（K₃PW₁₂O₄₀）是雜多酸（多金屬氧簇）的一種，鉀磷鎢酸鹽作為雜多酸分子簇中研究較為深入的正極活性物質，由于其可逆的多電子氧化還原反應使得其具有能夠達到260Ah/kg高的比容量（其容量超出了已經商業化的普通的Li₂CoO₂鋰離子電池的150Ah/kg）以及快速充放電的優異性能。通過XAFS(射線吸收精細結構）射線波研究雜多酸在氧化還原過程中的電子轉移變化得出了雜多酸分子再放電過程中從[PMo(VI)₁₂ O ₄₀ ] ^3- 狀態得到24個電子變成[PMo()₁₂O₄₀]^27-是雜多酸電池具有高比容量的一個重要因素。大量存儲電子的特性也使得鉀磷鎢酸鹽能夠作為高性能二次電池的材料。鉀磷鎢酸鹽優異的電化學性質：可逆得失一個或者多個電子而保持結構不變。

發明內容

本發明的目的在于提出一種制備成本低廉、設備要求簡單、導電性較好K₃PW₁₂O₄₀鹽微立方的制備方法。

本發明技術方案是：將磷鎢酸水溶液和氯化鉀水溶液混合，在100℃的條件下反應，反應結束后冷卻至室溫，離心洗滌，干燥，得K₃PW₁₂O₄₀鹽微立方。

本發明工藝的優點是：制備方法簡單，操作簡便，制備出的K₃PW₁₂O₄₀鹽微立方尺寸較小（200-400nm），形貌均一，有利于解決微晶結構鋰離子嵌入脫出難的問題。

進一步地，本發明所述磷鎢酸水溶液的濃度為2～3×10^-3mol/L，優選2.31mol/L。在此濃度下容易生成鉀磷鎢酸鹽微立方，且形貌均一，表面光滑，產量較高。

所述氯化鉀水溶液的濃度為6～7×10^-2mol/L ，優選6.71×10^-2mol/L。在此濃度下容易生成鉀磷鎢酸鹽微立方，且形貌均一，表面光滑，產量較高。

為了利于氯化鉀和磷鎢酸充分接觸，提高反應速率，較少的副產物，所述反應的溫度條件為100℃，溫度低于100℃不會形成微立方，溫度高于100℃微立方則會破裂。

所述干燥的溫度條件為50℃（真空干燥），其目的在于去除K₃PW₁₂O₄₀鹽微立方里面的結晶水。比起常規100℃下去除結晶水的方法，真空干燥50℃下有利于保持K₃PW₁₂O₄₀鹽微立方的形貌。

附圖說明

圖1 為采用本發明制備K₃PW₁₂O₄₀鹽微立方的掃描電鏡圖。

圖2為采用本發明制備的K₃PW₁₂O₄₀鹽微立方的X射線衍射圖。

圖3為采用本發明制備的K₃PW₁₂O₄₀鹽微立方的熱重分析圖。

圖4為采用本發明制備的K₃PW₁₂O₄₀鹽微立方作為鋰離子電池正極材料的充放電曲線圖。

具體實施方式

一、為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例對本發明進行詳細地說明。

實施例1

1）制備磷鎢酸水溶液和氯化鉀水溶液：

取800mg磷鎢酸于150ml燒杯中，加入120mL水超聲使其溶解均勻，得到濃度為2.31×10^-3mol/L的磷鎢酸水溶液。取600mg氯化鉀于150mL燒杯中，加入120mL水超聲使其溶解均勻，得到濃度為6.71×10^-2mol/L的氯化鉀水溶液。