[發(fā)明專利]一種電池正極復(fù)合材料制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110724040.0
• 申請(qǐng)日: 2021-06-29
• 公開（公告）號(hào): CN113422028A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張艷麗;何向明;張強(qiáng);謝英鵬;王晶鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽(yáng)化工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/58;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 沈陽(yáng)技聯(lián)專利代理有限公司 21205
• 代理人: 張志剛

一種電池正極復(fù)合材料制備方法，涉及一種電池原材料制備方法，具體包括以下制備過程：將氟化鐵及糖類在液相溶劑中均勻混合形成一固液混合物；將該固液混合物在水熱/溶劑熱反應(yīng)釜中100?400°C進(jìn)行水熱/溶劑熱反應(yīng)；溶劑熱反應(yīng)的保溫時(shí)間為0.1?24小時(shí)；正極材料中FeF2的質(zhì)量百分含量為1%?99.99%；FeF2顆粒的粒徑尺寸為0.01nm?1cm。最終得到氟化亞鐵及其與碳的復(fù)合結(jié)構(gòu)，氟化亞鐵為重要的電池材料及催化劑材料，所得復(fù)合結(jié)構(gòu)用于相關(guān)領(lǐng)域之中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電池原材料制備方法，特別是涉及一種電池正極復(fù)合材料制備方法。

背景技術(shù)

氟化亞鐵（FeF₂）是一種潛在的理論高比能量的鋰離子電池正極材料。FeF₂屬金紅石晶體結(jié)構(gòu)，空間群為P42/mnm。作為鋰離子電池正極材料時(shí)，隨著放電的進(jìn)行，在2.66 V電壓附近，會(huì)發(fā)生如下轉(zhuǎn)化反應(yīng)：FeF₂ + 2Li⁺ + 2e? = Fe + 2LiF，F(xiàn)eF₂被還原成金屬單質(zhì)Fe，并形成鋰合物L(fēng)iF；充電過程中LiF發(fā)生分解，F(xiàn)e重新被氧化為FeF₂。理論放電比容量為571 mAh.g^-1，理論放電比能量為1519Wh.kg^-1。除用作鋰電池正極外，還可用于鈉電池正極、或作為有機(jī)合成或高分子合成中的催化劑。

現(xiàn)有技術(shù)中FeF₂的合成方法較為有限。報(bào)道的有如下幾種：（1）采用三氟醋酸鐵在三辛基膦/三辛基氧化磷混合溶劑中、250-320熱分解，得到FeF₂納米棒。（2）對(duì)FeF₂靶材進(jìn)行激光脈沖沉積，得到FeF2膜。（3）Fe的有機(jī)含氟前驅(qū)體（噻吩甲酰三氟丙酮）在甲苯溶劑中，超臨界條件（400°C、1h）合成。（4）(Fe(CO)₅)和CFx在惰性氣氛下、250°C反應(yīng)。（5）二茂鐵和PTFE/PVDF在惰性氣氛、密閉環(huán)境、300°反應(yīng)。（6）過渡金屬咪基、(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮酸)銪(III)在離子液體中微波協(xié)助熱分解獲得（7）氧化鐵與HF反應(yīng)。

上述反應(yīng)中鐵或氟的前驅(qū)體涉及超臨界環(huán)境、高溫、有機(jī)前驅(qū)體等過程，有一定的危險(xiǎn)性。

氟化亞鐵是具有較高能量密度的鋰電正極材料。目前的合成方法中多涉及使用有機(jī)含鐵含氟前驅(qū)體，前驅(qū)體的制備過程中涉及有機(jī)物，易對(duì)環(huán)境造成污染。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種電池正極復(fù)合材料制備方法，本發(fā)明將氟化鐵及糖（單糖、二糖或多糖）在液相溶劑中均勻混合形成一固液混合物；反應(yīng)過程糖類分子之間脫水縮合，還原氟化鐵中的高價(jià)鐵至+2價(jià)，得到氟化亞鐵及其與碳的復(fù)合結(jié)構(gòu)。增加其電子傳輸能力，且碳中含多種官能團(tuán)，可以增加其親水性或吸附能力，進(jìn)一步作為催化材料。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種電池正極復(fù)合材料制備方法，所述復(fù)合材料為氟化亞鐵及其與碳的復(fù)合結(jié)構(gòu)；包括以下制備過程：

將氟化鐵及糖類在液相溶劑中均勻混合形成一固液混合物；將該固液混合物在水熱/溶劑熱反應(yīng)釜中100-400°C進(jìn)行水熱/溶劑熱反應(yīng)；溶劑熱反應(yīng)的保溫時(shí)間為0.1-24小時(shí)；正極材料中FeF2的質(zhì)量百分含量為1%-99.99%；FeF2顆粒的粒徑尺寸為0.01nm-1cm。

所述的一種電池正極復(fù)合材料制備方法，所述前驅(qū)體氟化鐵為FeF3.3H2O、FeF3、或FexFy.ZH2O（x、y、z為0.1-10之間的任何數(shù)值）、及其中的一種或多種。

所述的一種電池正極復(fù)合材料制備方法，所述糖類為單糖（任一單糖，如葡萄糖）、二糖（任一二糖，如蔗糖）、多糖（任一多糖，如淀粉）中的一種或多種。

所述的一種電池正極復(fù)合材料制備方法，所述液相溶劑為醇類（如乙醇、乙二醇、丙三醇）中的一種或幾種。