[發明專利]一種KCoF3

有效

• 申請號: 201810384696.0
• 申請日: 2018-04-25
• 公開（公告）號: CN108640164B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 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: C01G51/00
• 分類號: C01G51/00;H01M4/58;H01M10/054;B82Y30/00
• 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

本發明提供一種KCoF₃中空納米顆粒的制備方法，包括：將KF·2H₂O的微乳液逐滴加入CoCl₂·6H₂O的微乳液中，反應。本發明提供的KCoF₃中空納米顆粒的制備方法，將KF·2H₂O的微乳液逐滴加入CoCl₂·6H₂O的微乳液中反應，短時間內即可完成制備，簡單高效，無需另外進行刻蝕，制備得到的KCoF₃中空納米顆粒粒度小、尺寸可控、結構穩定，有利于鉀離子的嵌入和脫出，循環性能好，適用于鉀離子電池負極材料，提高鉀離子電池性能。

技術領域

本發明涉及納米材料領域，尤其涉及一種KCoF₃中空納米顆粒及其制備方法和應用。

背景技術

為了解決當前能源短缺危機與化石燃料對于環境的污染問題，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。由于在地殼中的儲量少，鋰資源無法滿足鋰離子電池在未來全世界范圍內的廣泛使用，研究人員開始將研究興趣轉移到儲量豐富的鈉和鉀，其中鉀離子電池由于具有接近于鋰離子電池的電位而受到更多的關注。

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，但其缺點是容量比和循環壽命比較低，比如石墨硬碳球，在140mA/g倍率下循環50圈后的可逆容量為100mAh/g[Jian Z,Xing Z,Bommier C,et al.Hardcarbon microspheres:potassium‐ion anode versus sodium‐ion anode[J].AdvancedEnergy Materials,2016,6(3).]。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KCoF₃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極大研究興趣。由于其富含K，使其具備了作為鉀離子電池負極材料的潛力，因此，需要提供一種KCoF₃及其制備方法，使其適于作為鉀離子電池負極材料。

目前，制備KCoF₃這類鈣鈦礦型氟化物的方法包括高溫固相合成法、中溫水熱合成法、溶劑熱合成和微乳法等。但是采用目前的方法制備得到的KCoF₃為立方體結構，將其作為電池負極材料不能起到好的存儲和釋放鉀離子作用。

因此，需要一種簡單高效的制備方法，使制備得到的KCoF₃可用作鉀離子電池負極材料。

發明內容

本發明提供一種KCoF₃中空納米顆粒及其制備方法，通過對現有的微乳法進行改進，將KF·2H₂O的微乳液逐滴加入CoCl₂·6H₂O的微乳液中反應，得到了KCoF₃中空納米顆粒，其特殊的結構和形貌使其在鉀離子電池充放電循環中更好地存儲和釋放鉀離子，極大地提高了鉀離子電池的循環性能和倍率性能。

本發明還提供了KCoF₃中空納米顆粒作為鉀離子電池負極材料的應用，為今后具有相似結構的鈣鈦礦型氟化物在電池方面的應用具有十分重要的指導意義。

本發明提供的一種KCoF₃中空納米顆粒的制備方法，包括：將 KF·2H₂O的微乳液逐滴加入CoCl₂·6H₂O的微乳液中，反應。