[發明專利]一種中空結構的KFeF3

有效

• 申請號: 201810377906.3
• 申請日: 2018-04-25
• 公開（公告）號: CN108615884B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 鎖國權;王偉;于琪瑤;劉志偉;賀蒙
• 申請（專利權）人: 國家納米科學中心
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M10/0525;H01M4/525;H01M4/38
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發明公開了一種中空結構的KFeF₃納米材料及其制備方法和應用，制備方法包括，將KF·2H₂O微乳液逐滴加入到FeCl₂·4H₂O微乳液中，反應0.5?60min，再加入反應終止劑終止反應，分離沉淀后清洗即得；KFeF₃納米材料為粒徑10?50nm的中空結構，且內部中空結構所占體積比為25?80％；在鉀離子紐扣電池負極材料中應用前景廣闊。本發明僅通過將KF·2H₂O微乳液逐滴加入到FeCl₂·4H₂O微乳液中，同時配合控制KF·2H₂O和FeCl₂·4H₂O微乳液的濃度及滴加速率，實現了可控合成不同尺寸和不同中空大小的中空結構的KFeF3納米材料；制備條件溫和，工藝簡單可控，效率高，適合規模化生產，應用廣泛。

技術領域

本發明涉及納米材料技術領域，具體涉及一種中空結構的KFeF₃納米材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著社會經濟的快速發展，能源危機和環境污染已成為人們面臨的兩大社會問題，各種新型能源吸引了研究者的廣泛注意。二次電池由于具有高的電壓和能量密度而成為研究者廣泛研究的對象，其中，鋰離子電池是目前研究最廣泛而且已被商業化應用的二次電池。然而，由于在地殼中的儲量少，鋰的資源無法滿足鋰離子電池未來在全世界范圍內的廣泛使用；研究人員開始逐漸將研究興趣轉移到儲量豐富的堿金屬的電池中。

鉀離子電池由于具有接近于鋰離子電池的電位而備受關注。對于鉀離子電池負極材料來說，碳材料由于具有合理的比容量和可逆的充放電性能成為首選電極材料，但其具有容量比和循環壽命較低的缺點，實際應用大受限制，因此，研究開發更合適的鉀離子電池負極材料具有重要的理論意義與實用價值。

鈣鈦礦型氟化物KFeF₃以其優異的鐵磁性、電極化特性及電致發光特性而受到研究人員的普遍關注。KFeF₃由于富含K離子，使其具備了作為鉀離子電池負極材料的潛力，且具有特定尺寸的中空KFeF₃納米材料在鉀離子電池充放電循環中能更好地存儲和釋放鉀離子，極大的提高了其循環性能和倍率性能；然而，到目前為止，有關中空結構的KFeF₃納米材料的制備方法尚未見報道。

綜上所述，如何通過簡單的方法制備得到中空結構的KFeF₃納米材料，并將其應用在鉀離子紐扣電池負極材料中是目前急需解決的關鍵技術問題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種中空結構的KFeF₃納米材料及其制備方法和應用。

根據本發明一方面提供了一種中空結構的KFeF₃納米材料的制備方法，包括，將KF·2H₂O微乳液逐滴加入到FeCl₂·4H₂O微乳液中，反應0.5-60min，再加入反應終止劑終止反應，分離沉淀后清洗即得。

在上述反應過程中，隨著KF·2H₂O微乳液的逐滴滴加，KFeF₃晶核圍繞著微乳液中的表面活性基團逐漸長大，最終形成以活性基團為中心的KFeF₃納米材料，在加入反應終止劑終止反應并進行后續清洗過程中，原微乳液中的表面活性基團被清洗掉后，便形成中空結構的 KFeF₃納米材料。