[發明專利]一種摻雜硼酸錳鎂鎂離子電池正極材料的制備方法

有效

• 申請號: 201711434901.1
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN107946585B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 袁正勇;黃偉豪;倪佳穎
• 申請（專利權）人: 寧波職業技術學院
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/58
• 代理公司: 33255 浙江中桓聯合知識產權代理有限公司
• 代理人: 王正偉

本發明屬于電池材料技術領域，具體涉及一種摻雜硼酸錳鎂鎂離子電池正極材料的制備方法。一種摻雜硼酸錳鎂鎂離子電池正極材料，由如下成分組成：硝酸鎂、硝酸錳、氟化銨、硼酸三甲酯。本發明采用的電池合成材料都是廉價易得的，且成分簡單，合成的產物硼酸錳鎂純度較高，是一種新型聚陰離子正極材料，由于硼酸鹽具有較低的摩爾質量和較小的充放電前后體積變化率，在理論上該材料具有較高的能量密度和較好的循環性能，而摻雜改性可以提高材料的電子導電率和離子導電率，從而提高材料的電化學性能。本發明的硼酸錳鎂能通過強共價鍵連成的三維網絡結構并形成更高配位的由其它金屬離子占據的空隙，使得聚陰離子型化合物正極材料具有和其他正極材料不同的晶相結構以及由結構決定的各種突出的性能。

技術領域

本發明屬于電池材料技術領域，具體涉及一種摻雜硼酸錳鎂鎂離子電池正極材料的制備方法。

背景技術

電池與我們的生活息息相關，從早先的鎳鎘電池到現在的鋰離子電池，電池技術正在不斷創新發展。目前，鋰離子電池在移動電源、家用電器、電動汽車和儲能設備等方面得到廣泛的應用，但地球上鋰儲量并不豐富，隨著鋰離子電池技術的發展，人們對鋰元素的需求越來越大，鋰在不久的將來面臨枯竭的危險。因此，開發價格低廉、環境友好、資源豐富、高安全性能及高能量密度的新可充電池體系成為迫切要求。

鎂與鋰處在元素周期表對角線位置，根據對角線規則，這兩種元素具有許多相似的性質。鎂自然資源儲量豐富，價格更低廉，對環境無污染，鎂離子電池是很有發展前景的高能量密度電池，可望取代鋰離子電池成為新一代可充電池體系。但是，目前的鎂材料多用于電池負極材料，其作為正極材料的技術有待研究。

針對目前鎂電池正極材料的研究技術不成熟，公開號102723479A公開了鎂二次電池用正極活性物質及鎂二次電池，其能在鎂二次電池用途中實現充放電，并且能夠謀求高能量密度以及鎂二次電池特性的提高。然而這種程度的鎂電池是遠遠不能滿足日益復雜的使用環境的。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明提供一種高能量密度、高循環性能、高導電率的摻雜硼酸錳鎂鎂離子電池正極材料的制備方法。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種摻雜硼酸錳鎂鎂離子電池正極材料，由如下成分組成：硝酸鎂、硝酸錳、氟化銨、硼酸三甲酯。

本發明采用的電池合成材料都是廉價易得的，且成分簡單，合成的產物硼酸錳鎂純度較高，是一種新型聚陰離子正極材料，由于硼酸鹽具有較低的摩爾質量和較小的充放電前后體積變化率，在理論上該材料具有較高的能量密度和較好的循環性能，但由于硼酸鹽本征固有電子導電率和離子導電率較低，通常在作為鎂離子電池正極材料方面電化學性能不佳，但是本發明通過電負性較強的氟離子對硼酸錳鎂的晶體進行摻雜改性，可以提高材料的電子導電率和離子導電率，從而提高材料的電化學性能。

一種摻雜硼酸錳鎂鎂離子電池正極材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)前處理：按正極材料的成分稱取原料，將硝酸鎂、硝酸錳、氟化銨、硼酸三甲酯分別溶解，再分別量取各種溶解液混合，攪拌均勻得混合液；

(2)前驅物制備：向混合液中加入去離子水，攪拌得膠狀混合物，再將膠狀混合物裝入鋼罐中，升溫反應得膠狀沉淀并烘干，然后進行預燒處理得固體混合物，將固體混合物粉碎得前驅物；

(3)后處理：將前驅物與碳源化合物混合，加入分散劑，球磨后烘干，再燒結得電池正極材料。