[發明專利]一種鹵素陰離子插層水滑石正極材料及其制備方法以及鹵素陰離子電池

在審

• 申請號: 202010095960.6
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111268708A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 韓景賓;尹青;羅佳能;張健;張碩瀟
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C01F7/00
• 分類號: C01F7/00;H01M4/58;H01M10/05;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉瀟

1.一種鹵素陰離子插層水滑石正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

將第一可溶性金屬鹽、第二可溶性金屬鹽、環六亞甲基四胺和水混合，得到反應液；所述第一可溶性金屬鹽中的金屬離子M₁包括Co²⁺、Ni²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺或Zn²⁺；所述第二可溶性金屬鹽中的金屬離子M₂包括Co²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Ti³⁺、Mn³⁺、V³⁺、Al³⁺或Co³⁺；

在保護氣氛下，將所述反應液進行共沉淀反應，得到前軀體；

將所述前軀體、液溴和腈類溶劑混合，進行拓撲氧化還原反應，得到溴離子插層水滑石納米片材料；

將所述溴離子插層水滑石納米片材料和氟化鈉水溶液混合，進行第一酸交換反應，得到氟離子插層水滑石納米片材料；

將所述溴離子插層水滑石納米片材料和氯化鈉水溶液混合，進行第二酸交換反應，得到氯離子插層水滑石納米片材料；

所述氟化鈉水溶液和氯化鈉水溶液的濃度獨立地為0.5～5mol/L；

將鹵素陰離子插層水滑石納米片材料、導電劑和粘合劑混合后在集流體上依次進行涂膜和干燥，得到鹵素陰離子插層水滑石正極材料；

所述鹵素陰離子插層水滑石納米片材料包括所述溴離子插層水滑石納米片材料、氟離子插層水滑石納米片材料或氯離子插層水滑石納米片材料。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述反應液中金屬離子M₁的濃度為0.001～0.01mol/L；

所述金屬離子M₁和金屬離子M₂的摩爾比為1～3:1；

所述反應液中環六亞甲基四胺的濃度為0.01～1.0mol/L。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述共沉淀反應反的溫度為80～150℃，時間為5～10h。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述前軀體質量和液溴物質的量的比為(0.1～1.0)g：(0.1～1.0)mol。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述拓撲氧化還原反應的溫度為5～40℃，時間為12～48h。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第一酸交換反應和第二酸交換反應的溫度獨立地為5～40℃，時間獨立地為12～36h。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鹵素陰離子插層水滑石納米片材料、導電劑和粘合劑的質量比為(6～8)：(1～3)：1。

8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述集流體包括不銹鋼箔、泡沫鎳、鋁箔銅箔或石墨紙。

9.權利要求1～8任一項所述制備方法制備的鹵素陰離子電池正極材料。

10.一種鹵素陰離子電池，其特征在于，正極材料為權利要求9所述鹵素陰離子電池正極材料，負極材料為金屬鋰片，電解液包括NH₄HF₂-(CH₃)₂-聚乙二醇溶液、1-丁基-1-甲基哌啶鎓氯化物離子液體溶液或1-丁基-1-甲基哌啶鎓溴化物離子液體溶液。