[發明專利]一種利用廢舊鋰離子電池制備鉀離子電池電極材料的方法

在審

• 申請號: 202011557972.2
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112661198A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 李麗;黃茹玲;陳人杰;林嬌;吳鋒
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: C01G51/00
• 分類號: C01G51/00;B82Y40/00;H01M4/131;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/054;H01M10/058;H01M10/54
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙靜

1.一種三殼層空心MnCo₂O₄材料的制備方法，包括下述步驟：

(1)將糖類溶液置于水熱釜中加熱反應，得到碳質微球；

(2)將所述碳質微球分散在含鈷鹽和錳鹽的混合溶液中并進行攪拌；所述含鈷鹽和錳鹽的混合溶液中鈷鹽和錳鹽的摩爾比為2:1；

(3)將所述步驟(2)的產物在空氣中煅燒，最終得到所述三殼層空心MnCo₂O₄材料。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：

所述步驟(1)中：

所述糖類溶液為蔗糖、葡萄糖、麥芽糖和/或果糖溶液；

所述糖類溶液的溶劑為水和/或乙醇；

所述糖類溶液中糖的濃度為0.1-5mol/L；

所述加熱的溫度為150～200℃，反應時間為1～3小時。

3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中，

所述攪拌的條件為：10～60℃下攪拌0.5～6小時。

4.根據權利要求1-3中任一項所述的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中，

所述鈷鹽為四水合醋酸鈷，所述錳鹽為四水合醋酸錳；

所述碳質微球與所述含鈷鹽和錳鹽的混合溶液的配比為1g：(5-100)ml；

所述含鈷鹽和錳鹽的混合溶液中鈷鹽的摩爾濃度為0.1-2mol/L。

5.根據權利要求1-3中任一項所述的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中，所述鈷鹽和錳鹽取自廢舊鋰離子電池正極材料的酸浸出液；

優選地，制備所述酸浸出液所使用的浸出體系為有機酸體系和/或無機酸體系；

優選地，所述有機酸體系優選下述至少一種：草酸、醋酸、酒石酸、蘋果酸、乙二酸和天冬氨酸，所述無機酸體系優選下述至少一種：鹽酸、硫酸和硝酸。

6.根據權利要求1-5中任一項所述的制備方法，其特征在于：所述步驟(3)中：所述煅燒的條件為：300～800℃下煅燒1～5小時，優選的煅燒條件為：400℃下保溫0.5小時，500℃下煅燒2小時；

所述煅燒的升溫速率為0.5-15℃·min^-1，優選為1-5℃·min^-1。

7.權利要求1-6中任一項所述方法制備得到的三殼層空心MnCo₂O₄材料。

8.權利要求7所述三殼層空心MnCo₂O₄材料在制備鉀離子電池負極材料中的應用。

9.一種鉀離子電池負極，包括權利要求7所述的三殼層空心MnCo₂O₄材料、導電劑和粘結劑。

10.一種鉀離子電池，包括工作電極、對電極/參比電極、隔膜和電解液，其中，所述工作電極為權利要求7所述的三殼層空心MnCo₂O₄材料；所述對電極/參比電極為金屬鉀。