[發明專利]一種空位三元金屬MAX相的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 202010882860.8
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN111977655B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 王詩文;丁軍偉;吳詩德;方少明;張勇;王恒;韓莉鋒;羅河偉;楊許召;郭東杰;韓光魯;平丹
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業大學
• 主分類號: C01B32/90
• 分類號: C01B32/90;H01M4/58;H01M10/36
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 張志軍

1.一種空位三元金屬MAX相的制備方法，其特征在于：以三元金屬MAX相為原料，通過在水系鋅離子電池中原位充電活化制備；

所述三元金屬MAX相為V₂TiAlC₂、V₂Ti₂AlC₃、Mo₂VAlC₂或Mo₂V₂AlC₃中的一種；

通過調控充電時的電流密度和時間，實現釩空位數量的可控調節；同時鈦和鋁或鉬和鋁具有支撐空位三元金屬MAX相晶格框架的作用，即在充電活化時三元金屬MAX相晶格結構中的鈦和鋁或鉬和鋁不發生變化，而釩會發生溶解進而產生釩空位；具體包括如下步驟：

（1）三元金屬MAX相、乙炔黑和聚偏二氟乙烯以8:1:1的質量比用氮甲基吡咯烷酮為分散劑涂在鈦箔或鈦網上，80℃~120℃下真空干燥12小時，然后用壓機在5~10兆帕下壓1~2分鐘，得到壓實的面負載量為1~15 mg/cm²的三元金屬MAX相電極片；

（2）以三元金屬MAX相電極片為正極，鋅片為負極，三氟甲烷磺酸鋅或硫酸鋅水溶液為電解液，組成鋅離子電池，在10~500mA/g下，恒流充電1~100小時得到具有釩空位的三元金屬MAX相。

2.根據權利要求1所述的空位三元金屬MAX相的制備方法，其特征在于：所述步驟（1）中的電極片面負載量用鈦箔時1~3 mg /cm²，用鈦網時3~15 mg/cm²。

3.根據權利要求1所述的空位三元金屬MAX相的制備方法，其特征在于：所述步驟（2）中的鋅離子電池為具有隔膜的紐扣式電池或無隔膜的開放式電解槽式電池，從而有利于大量制備和后續分離提取。

4.根據權利要求1-3任一所述的制備方法制得的空位三元金屬MAX相，其特征在于：所述空位三元金屬MAX相晶格結構中具有釩空位，空位三元金屬MAX相的釩空位含量為5~95%。

5.根據權利要求4所述的空位三元金屬MAX相作為鋅離子電池正極材料的應用。

6.根據權利要求5所述的空位三元金屬MAX相的應用，其特征在于：所述空位三元金屬MAX相用作鋅離子電池正極材料時比容量高于400mAh/g，且具有好的循環性能。