CN107039638A - 一种多金属氧酸盐/硫复合材料及其制备方法 - Google Patents
一种多金属氧酸盐/硫复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107039638A CN107039638A CN201611198375.9A CN201611198375A CN107039638A CN 107039638 A CN107039638 A CN 107039638A CN 201611198375 A CN201611198375 A CN 201611198375A CN 107039638 A CN107039638 A CN 107039638A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- polyoxometallate
- composites
- transition metal
- preparation
- silicon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/362—Composites
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/628—Inhibitors, e.g. gassing inhibitors, corrosion inhibitors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种多金属氧酸盐/S复合物及其制备方法。所述的多金属氧酸盐为:分子式为Aa[MbKcXdOe]。该方法是利用多金属氧酸盐和升华硫按照一定的比例研磨,155℃加热6小时合成多金属氧酸盐/S复合材料。与其他方法相比,本发明以多金属氧化物作为锂硫电池正极材料的载体材料,多金属氧化物能更好的吸附多硫化物;同时多金属氧化物可以作为催化剂催化多硫化物。用本发明的方法制备的金属氧酸盐/S复合材料,具有比容量高、循环性能稳定的特点。
Description
技术领域
本发明属于能源材料制备的技术领域,特别涉及多金属氧酸盐/S复合材料的制备方法。
背景技术
在现代的社会,由于化石能源的日渐枯竭,人们要逐渐摆脱对煤、石油、天然气为主的能源依赖,逐渐开发太阳能、风能和核能等的新能源。随着人口和经济的发展,对能源的需求越来越大,越来越多的便携式电子设备,例如手机、相机和笔记本电脑等,都对体积小、容量大和轻便的小型可充放电能源有越来越大需求。锂硫电池由于容量和能量密度大(理论容量达到1672mAh/g),并且远远大于传统的锂离子电池正极材料,引起越来越多的关注。由于锂硫电池放电过程中产生多硫化物并穿梭到负极与负极反应,使得锂硫电池循环不稳定。因此C/S复合材料和氧化物/S复合材料被设计并运用于锂硫电池正极材料并限制穿梭效应。近年来,催化剂也越来越多的被引入锂硫电池,加快充放电过程中的动力学过程。
发明内容
本发明的目的是针对锂硫电池穿梭效应和动力学慢的问题,提供一种多金属氧酸盐/S复合材料及其制备方法,以提高锂硫电池的容量和循环稳定性。
为了达成上述目的,本发明的解决方案是:
一种多金属氧酸盐/S复合材料,其中,所述的多金属氧酸盐为:分子式为Aa[MbPcXdOe],其中A为氢离子、碱金属离子、碱土金属离子的一种或多种。M为过度金属银,钴,镍,钌和铜的一种或多种,K为磷,硅和铝的一种或多种,X为过渡金属钨、钒、锰、硅、铁、钼、铌等的一种或多种,A为氢离子、碱金属离子、碱土金属离子的一种或多种,a,b,c,d,e均≥1;
多金属氧酸盐/S的重量比为1:9-9:1。
所述的一种多金属氧酸盐/S复合材料的用途,其用于电池正极材料。
本发明的又一技术方案为:
一种多金属氧酸盐/S复合材料的制备方法,其特征在于步骤如下:
第一步,合成一种多金属氧酸盐:先把过度金属M的盐溶液加入一种含X的多金属氧酸盐中,调节温度和pH到合适的范围,反应一段时间后加入钾盐析出沉淀,分离获得需要的多金属氧酸盐。
原料分散或溶解在水中;原料包含了含M的盐、含X的多金属氧酸盐;温度为5-500℃,pH为酸性范围内的某一个值。反应时间大于等于3h,分离方法包括过滤或者离心。所述含M的盐溶液主要是指过度金属银,钴,镍,钌和铜等的盐中一种或多种。所述含X的多金属氧酸盐是Aa[KbXcOd],其中K为磷,硅和铝的一种或多种,X为过渡金属钨、钒、锰、硅、铁、钼、铌等的一种或多种,A为氢离子、碱金属离子、碱土金属离子的一种或多种,a,b,c,d均≥1。pH范围<7的某一个合适的值。应时间大于等于3h,分离方法包括过滤或者离心等常规的离心方法。
第二步,由第一步获得的多金属氧酸盐和升化硫按照一定的比例研磨充分,密封加热到120-200℃并保持0.01-10小时,得到金属氧酸盐/S复合材料。多金属氧酸盐和升化硫的比例为重量比1:9-9:1
在本发明中,所述过度金属M的盐溶液中过渡金属包括银、钴、镍、铜和钌的一种或多种。
在本发明中,含X的多金属氧酸盐优选为钠盐、钾盐。
本发明引入了多金属氧酸盐作为锂硫电池正极的载体材料,这种材料能够更好的吸附多硫化物减少穿梭效应,并且能够催化氧化多硫化物,使得锂硫电池具有更高的容量和循环稳定性。
采用上述方案后,本发明具有以下优点:
一、本发明方法简单,操作简便,温度低,后处理简单,设备要求简单,成本适中,适合大规模生产;
二、材料稳定性好,能够有效地吸附多硫化物和催化氧化多硫化物;
三、采用本发明方法合成金属氧酸盐/S复合材料具有容量高,循环稳定性良好的优点。
附图说明
图1是实施例1制备的多金属氧酸盐/S复合材料和super P/S复合材料在0.05C下的充放电曲线。
图2是实施例1制备的多金属氧酸盐/S复合材料和super P/S复合材料的在0.5C的循环性能。
图3是实施例1制备的多金属氧酸盐/S复合材料的倍率性能。
具体实施方式
本发明合成一种多金属氧酸盐,进一步合成多金属氧酸盐/S复合材料。
(1)将过渡金属M的盐溶解在溶剂中,形成均匀的溶液。加入一种含X的多金属氧酸盐中,调节温度和pH到合适的范围,反应一段时间分离获得需要的多金属氧酸盐。
(2)由第一步获得的多金属氧酸盐和升化硫按照一定的比例研磨充分,密封加热到120-200℃并保持0.01-10小时,得到金属氧酸盐/S复合材料。多金属氧酸盐和升化硫的比例1:9-9:1。
实施例1:
5mL硝酸银水溶液加入到30mL Na9[α-PW9O34]·12H2O水溶液中,pH调到5.0,反应3h后加入2.0g KNO3过滤分离得到一种多金属氧化物K3[H3AgIPW11O39]·12H2O。多金属氧化物K3[H3AgIPW11O39]·12H2O氮气氛保护中除去结晶水,然后和升华硫按照质量比1:3比例充分研磨后,155摄氏度密封加热6小时,得到K3[H3AgIPW11O39]/S复合材料,该材料的容量(图1),循环(图2)和倍率(图3)如图所示。
实施例2
在15mL硝酸钴水溶液中缓慢加入一定量的Na10[α-SiW9O34]·15H2O水溶液中,加热到70-80℃反应0.5h后加入1.0g KCl过滤分离得到一种多金属氧化物α-K11Na1[Co4(H2O)2(SiW9O34)2]·26H2O。多金属氧酸盐α-K11Na1[Co4(H2O)2(SiW9O34)2]·26H2O在氮气氛保护中除去结晶水,然后和升华硫按照质量比1:3比例充分研磨后,155摄氏度密封加热6小时,得到α-K11Na1[Co4(H2O)2(SiW9O34)2]/S复合材料。
实施例3
在15mL硝酸镍水溶液中缓慢加入一定量的Na10[α-SiW9O34]·15H2O水溶液中,加热到70-80℃反应0.5h后加入1.0g KCl过滤分离得到一种多金属氧酸盐α-K11Na1[Ni4(H2O)2(SiW9O34)2]·27H2O。多金属氧酸盐α-K11Na1[Ni4(H2O)2(SiW9O34)2]·27H2O在氮气氛保护中除去结晶水,然后和升华硫按照质量比1:3比例充分研磨后,155摄氏度密封加热6小时,得到α-K11Na1[Ni4(H2O)2(SiW9O34)2]/S复合材料。
Claims (5)
1.一种多金属氧酸盐/S复合材料,其中,所述的多金属氧酸盐为:分子式为Aa[MbKcXdOe],其中A为氢离子、碱金属离子、碱土金属离子的一种或多种;M为过度金属银,钴,镍,钌和铜的一种或多种,K为磷,硅和铝的一种或多种,X为过渡金属钨、钒、锰、硅、铁、钼、铌等的一种或多种,A为氢离子、碱金属离子、碱土金属离子的一种或多种,a,b,c,d,e均≥1;
多金属氧酸盐/S的重量比为1:9-9:1。
2.如权利要求1所述的一种多金属氧酸盐/S复合材料的用途,其用于电池正极材料。
3.一种多金属氧酸盐/S复合材料的制备方法,其特征在于步骤如下:
第一步,合成多金属氧酸盐:先把含有过渡金属M的盐溶液加入含X的多金属氧酸盐中,调节温度和pH到合适的范围,反应一段时间后加入钾盐析出沉淀,分离获得需要的多金属氧酸盐;其中,所述的多金属氧酸盐为:分子式为Aa[MbPcXdOe],其中M为过度金属银,钴,镍,钌和铜的一种或多种,K为磷,硅和铝的一种或多种,X为过渡金属钨、钒、锰、硅、铁、钼、铌的一种或多种,A为氢离子、碱金属离子、碱土金属离子的一种或多种,a,b,c,d均≥1;温度为5-500℃,pH<7;反应时间≥3h;
第二步,由第一步获得的多金属氧酸盐和升化硫按照一定的比例研磨充分,密封加热到120-200℃并保持0.1-10小时,得到金属氧酸盐/S复合材料,多金属氧酸盐/S的重量比为1:9-9:1。
4.根据权利要求3所述的金属氧酸盐/S复合材料的制备方法,其特征在于:所述含有过渡金属M的盐溶液包括金属银,钴,镍,钌和铜的硝酸盐、醋酸盐、氯酸盐或其混合物。
5.根据权利要求3所述的金属氧酸盐/S复合材料的制备方法,其特征在于:
分离方法包括过滤或者离心。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201611198375.9A CN107039638B (zh) | 2016-12-22 | 2016-12-22 | 一种多金属氧酸盐/硫复合材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201611198375.9A CN107039638B (zh) | 2016-12-22 | 2016-12-22 | 一种多金属氧酸盐/硫复合材料及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107039638A true CN107039638A (zh) | 2017-08-11 |
CN107039638B CN107039638B (zh) | 2019-10-18 |
Family
ID=59530417
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201611198375.9A Active CN107039638B (zh) | 2016-12-22 | 2016-12-22 | 一种多金属氧酸盐/硫复合材料及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107039638B (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112436114A (zh) * | 2020-11-16 | 2021-03-02 | 扬州大学 | 一种三维石墨烯/碳纳米管/磷钨酸/硫复合材料、制备方法及其应用 |
CN112582611A (zh) * | 2019-09-29 | 2021-03-30 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 多酸氧化物nvo在锂硫电池正极中的应用 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104051734A (zh) * | 2014-06-16 | 2014-09-17 | 中国东方电气集团有限公司 | 一种多金属氧酸盐碳纳米管锂离子电池用电极材料及其制备方法 |
US20140356736A1 (en) * | 2013-05-29 | 2014-12-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Positive electrode for lithium batteries, lithium battery including the positive electrode, and methods of manufacture thereof |
-
2016
- 2016-12-22 CN CN201611198375.9A patent/CN107039638B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20140356736A1 (en) * | 2013-05-29 | 2014-12-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Positive electrode for lithium batteries, lithium battery including the positive electrode, and methods of manufacture thereof |
CN104051734A (zh) * | 2014-06-16 | 2014-09-17 | 中国东方电气集团有限公司 | 一种多金属氧酸盐碳纳米管锂离子电池用电极材料及其制备方法 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112582611A (zh) * | 2019-09-29 | 2021-03-30 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 多酸氧化物nvo在锂硫电池正极中的应用 |
CN112582611B (zh) * | 2019-09-29 | 2021-10-15 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 多酸氧化物nvo在锂硫电池正极中的应用 |
CN112436114A (zh) * | 2020-11-16 | 2021-03-02 | 扬州大学 | 一种三维石墨烯/碳纳米管/磷钨酸/硫复合材料、制备方法及其应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107039638B (zh) | 2019-10-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111540950B (zh) | 一种基于四电子转换反应的水系锌碘电池及其电解液 | |
CN111646460B (zh) | 一种锌离子电池正极材料的制备方法 | |
CN103151502A (zh) | 一种硅合金-石墨烯复合负极材料的制备方法 | |
CN110611080A (zh) | 一种过渡金属掺杂的磷酸钛锰钠/碳复合正极材料及其制备和在钠离子电池中的应用 | |
CN111613784A (zh) | 一种有机无机复合锂硒电池正极材料及其制备方法和应用 | |
CN112875670A (zh) | 一种回收废弃钒尾渣制备钠离子电池正极材料的方法 | |
CN105186014B (zh) | 一种一步法制备用于锂-二硫化亚铁电池的电解液的方法 | |
CN108134083A (zh) | 一种磷酸钒钠正极材料的制备及正极材料和应用 | |
CN102079530A (zh) | 一种溶胶凝胶技术制备锂离子电池正极材料硼酸铁锂的方法 | |
CN114933293A (zh) | 氟磷酸钒钠的制备和在钠离子电池中的应用 | |
MXPA06006223A (es) | Proceso para elaborar hidroxido de niquel. | |
CN107039638B (zh) | 一种多金属氧酸盐/硫复合材料及其制备方法 | |
CN115583643A (zh) | 一种废旧磷酸铁锂黑粉提锂后磷铁渣合成磷酸铁锂的方法 | |
CN110205491A (zh) | 一种金属锂单质及其制备方法与应用 | |
CN110311107B (zh) | 一种金属锂合金及其制备方法与应用 | |
CN109830772B (zh) | 一种磷酸铁锂废料的再生方法 | |
CN110306052B (zh) | 一种金属锂单质及其制备方法与应用 | |
CN102983331B (zh) | 一种磷酸亚铁锂正极材料的液相共沉淀制备方法 | |
CN103137981B (zh) | 一种无水碘化锂的制备方法 | |
CN105129761A (zh) | 一种磷酸亚铁锂正极材料的制备方法 | |
CN114195193A (zh) | 掺杂型磷酸钒钠及其制备方法和应用 | |
CN109473714B (zh) | 一种镁硫电池电解液的制备方法及其应用 | |
CN106299341A (zh) | 一种锂离子电池正极材料化学共生多孔纳米/亚微米多级LiMn2O4/LiNi0.5Mn1.5O4立方体的制备方法 | |
CN105206824A (zh) | 一种高比容量富锂正极材料的制备方法 | |
CN110752343A (zh) | 一种镍离子电池正极及制备方法、镍离子电池与组装方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |