[發明專利]鉀離子電池正極材料用鉀錳氧化物及其制備方法

有效

• 申請號: 201710318745.6
• 申請日: 2017-05-08
• 公開（公告）號: CN107093739B
• 公開（公告）日: 2020-07-21
• 發明（設計）人: 羅紹華;劉彩玲;黃紅波;王慶;王志遠;李俊哲;張俊;包碩;翟玉春;王兆文
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H01M4/50
• 分類號: H01M4/50;H01M10/054
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 齊勝杰

本發明涉及一種鉀離子電池正極材料用鉀錳氧化物的制備方法，包括以下步驟：步驟S1：將錳源和鉀源分散于去離子水中，攪拌后形成第一溶液；步驟S2：向所述第一溶液中加入草酸溶液并攪拌，得到第二溶液；加熱所述第二溶液直到蒸干水分后得到沉淀物料；步驟S3：將所述沉淀物料壓片后預煅燒，并在預煅燒后冷卻，得到預煅燒后物料；步驟S4：研磨所述預煅燒后物料，得到研磨后物料；將所述研磨后物料壓片后煅燒，并在煅燒后冷卻至室溫，得到鉀離子電池正極材料用鉀錳氧化物。本發明提供的鉀離子電池正極材料用鉀錳氧化物的制備方法工藝簡單，成本低，便于實現規?；a。

技術領域

本發明涉及鉀離子電池技術領域，尤其涉及鉀離子電池電極材料用鉀錳氧化物及其制備方法技術領域。

背景技術

鋰離子電池由于其能量密度大、工作電壓高、循環壽命長、自放電率低等優點，已被廣泛應用于各種便攜式電子產品、純電動車和混合動力汽車中。但是，目前鋰離子電池存在最大的問題就是鋰的生產成本高和資源的不足，難以滿足未來長期發展的需要。鉀離子電池的工作機理與鋰離子電池相似。相比于鋰離子電池中的鋰資源，鉀資源具有分布廣泛(在地殼中的豐度為2.09％，約為鋰元素的1200倍)、價格相對低廉的天然優勢，因而鉀離子電池更具有可持續發展的潛力，特別是在對電池的體積能量密度要求不高的大規模儲能方面，鉀離子電池擁有廣泛的應用前景。

鉀離子電池的正極材料是影響鉀離子電池性能的關鍵所在。目前，文獻中報道的鉀離子電池正極材料中使用的氧化物材料為K_0.3MnO₂，用其作為電池正極材料制備的鉀離子電池在電壓范圍為1.5-4V時，初始容量最高可達136mAh/g，但是0.1C循環50次后放電比容量僅為80mAh/g。其循環容量不穩定的特性，導致其難以滿足應用需求。

另外，目前鉀離子電池正極材料用鉀錳氧化物通常采用高溫熱解高錳酸鉀的方法來獲得。高溫熱解的制備方法需要較高的溫度，成本高，不利于實現規?；a。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為了解決現有技術的上述問題，本發明提供一種鉀離子電池正極材料用鉀錳氧化物的制備方法。該方法工藝簡單，成本低，便于實現規?；a。

另外，本發明提供一種鉀離子電池正極材料用鉀錳氧化物，用其作為電池正極材料制備的鉀離子電池的循環容量穩定，可以滿足應用需求。

(二)技術方案

為了達到上述目的，第一方面，本發明采用的主要技術方案包括：

一種鉀離子電池正極材料用鉀錳氧化物的制備方法，包括以下步驟：

步驟S1：將錳源和鉀源分散于去離子水中，攪拌后形成第一溶液；

步驟S2：向所述第一溶液中加入草酸溶液并攪拌，得到第二溶液；加熱所述第二溶液直到蒸干水分后得到沉淀物料；

步驟S3：將所述沉淀物料壓片后預煅燒，并在預煅燒后冷卻，得到預煅燒后物料；

步驟S4：研磨所述預煅燒后物料，得到研磨后物料；將所述研磨后物料壓片后煅燒，并在煅燒后冷卻至室溫，得到鉀離子電池正極材料用鉀錳氧化物。

實施時，所述錳源為以下的一項或多項：硝酸錳、醋酸錳、碳酸錳、氯化錳。

實施時，所述鉀源為以下的一項或多項：硝酸鉀、醋酸鉀、碳酸鉀、氯化鉀。

實施時，所述步驟S4中，所述煅燒是在600～1200℃下煅燒6～30h。

優選地，所述步驟S4中，所述煅燒是從室溫起以2～3℃/min的速率升溫至600～1200℃后繼續煅燒物料8～20h。

優選地，所述步驟S4中，所述煅燒是在750～900℃下煅燒物料8～20h。