[發明專利]一種層狀金屬氧化物/胺復合材料及其制備方法與在鎂離子電池中的應用

有效

• 申請號: 202110905211.X
• 申請日: 2021-08-08
• 公開（公告）號: CN113690416B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 耿鳳霞;楊金霖
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/48;H01M4/50;H01M4/62;H01M10/054
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 孫周強;陶海鋒

本發明公開了一種層狀金屬氧化物/胺復合材料及其制備方法與在鎂離子電池中的應用。將陰離子型金屬氧化物溶液與胺化合物溶液混合，得到沉淀；再將所述沉淀干燥，得到層狀金屬氧化物/胺復合材料。通過設計層狀金屬氧化物/胺類化合物復合材料，調控材料的堆積結構，將其作為正極活性材料用于鎂離子電池，解決高電荷鎂離子在材料晶格中擴散慢的問題，維持了層狀結構的穩定性，最大程度發揮了金屬氧化物材料的高電化學活性。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，具體涉及一種層狀金屬氧化物/胺復合材料及其制備方法與在鎂離子電池中的應用。

背景技術

隨著全球化石燃料的消耗和環境問題的加劇，髙效的電化學儲能裝置己成為過去幾十年的迫切需求。其中，鎂離子電池通過兩電子氧化還原過程可獲得高比容量和能量密度，價格低廉且安全性高，在規?；瘍δ?、電動汽車等領域有重要應用前景。然而高電荷密度的二價鎂離子導致固態擴散緩慢，常規的電極材料無法實現高性能鎂離子存儲。過渡金屬氧化物具有高理論容量、高氧化還原電勢、低成本等優點，是理想的儲鎂材料，但由于缺乏有效的結構組裝和調控手段，過渡金屬氧化物在鎂離子電池中的應用仍十分有限，通常存在容量低、倍率和循環性能差等問題，限制了鎂離子電池的發展。

發明內容

本發明的目的是公開一種層狀金屬氧化物/胺復合材料，并將其作為正極活性材料用于鎂離子電池；通過設計層狀金屬氧化物/胺類化合物復合材料，調控材料的堆積結構，解決高電荷鎂離子在材料晶格中擴散慢的問題。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種層狀金屬氧化物/胺復合材料，由陰離子型金屬氧化物、胺化合物制備得到。具體的，將陰離子型金屬氧化物溶液與胺化合物溶液混合，得到沉淀；再將所述沉淀干燥，得到層狀金屬氧化物/胺復合材料。

優選的，室溫下，將陰離子型金屬氧化物溶液與胺化合物溶液混合，得到沉淀；這是本發明的創造性所在，本發明首次以片狀陰離子型金屬氧化物與胺化合物為原料，在室溫下得到層狀材料。

優選的，干燥為冷凍干燥，水升華去除，具體的工藝參數沒有限制，遵循常規粉體冷凍干燥即可。

本發明公開了上述層狀金屬氧化物/胺復合材料在制備金屬離子電池中的應用，優選為鎂離子電池。本發明首次公開的層狀金屬氧化物/胺復合材料作為活性材料用于金屬離子電池正極，最大程度發揮了金屬氧化物材料的高電化學活性。

上述技術方案中，所述陰離子型金屬氧化物為氧化鈦、氧化錳、氧化鈮、氧化鈮鈦、氧化鉬、氧化鉭、氧化鎢中的一種；具體的，所述氧化鈦為Ti_1?nO₂^4n?，0n1；氧化錳為MnO₂^x?，0x1；所述氧化鈮為Nb₆O₁₇^4?、Nb₃O₈^?、LaNb₂O₇^?、Ca₂Nb₃O₁₀^?；所述氧化鈮鈦為TiNbO₅^?、TiNb₆O₅^5-、Ti₂NbO₇^? 或Ti₅NbO₁₄^3?；所述氧化鉬為MoO₂^-；所述氧化鉭為TaO₃^?；所述氧化鎢為W₂O₇^2?、Cs₄W₁₁O₃₆^2?。