CN111349000A - KLi3Fe(C2O4)3的制备方法、电池正极活性材料、电池及用电设备 - Google Patents

KLi3Fe(C2O4)3的制备方法、电池正极活性材料、电池及用电设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种KLi3Fe(C2O4)3的制备方法、电池正极活性材料、电池及用电设备，涉及电池正极材料的技术领域，KLi3Fe(C2O4)3在锂离子电池或钾离子电池正极活性材料中的应用，其制备方法包括如下步骤：使钾源、锂源、铁源和草酸源发生溶剂热反应，得到KLi3Fe(C2O4)3，缓解了现有钾离子电池正极活性材料化学性能不理想的技术问题，本发明提供的KLi3Fe(C2O4)同时含有Li和K，既能应用于锂离子电池正极活性材料，又能应用于钾离子电池正极活性材料，其在两种电池中均具有良好容量和循环性能，从而有效提高两种电池的化学性能。

Description

KLi3Fe(C2O4)3的制备方法、电池正极活性材料、电池及用电 设备
技术领域
本发明涉及电池正极材料技术领域，尤其是涉及KLi3Fe(C2O4)3的制备方法、电池正极活性材料、电池及用电设备。
背景技术
二次电池也称为可充电电池，是一种可重复充放电、多次使用的电池。相比于不可重复使用的一次电池，二次电池具有使用成本低、对环境污染小的优点。目前主要的二次电池技术有铅酸电池、镍铬电池、镍氢电池和锂离子电池。其中尤其以锂离子电池应用最为广泛。锂离子电池具有能量密度高、能量效率高、循环寿命长、无记忆效应、快速充放电等优点，因而在消费电子产品和电动交通工具、电网调峰、储能电源、航空航天等领域有巨大市场需求。为应对锂离子电池目前面临的性能、成本及环境等方面的挑战，开发储量丰富、廉价易得、电化学性能优异的电极活性材料是目前主流的研发方向。
虽然锂离子电池有着各种优势，应用范围广，但锂资源在地壳中储量有限，作为潜在取代锂离子电池的储能技术，钾离子电池在近几年日益受到关注。常见的钾离子电池是以普鲁士蓝及其类似物、磷酸铁盐、氟硫酸铁盐等为正极活性材料，以碳材料为负极活性材料。但是目前基于钾离子电池开发出的正负极材料种类非常有限，已开发材料的钾离子电池的电化学性能不是很理想，而且制备工艺也较为复杂。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供KLi3Fe(C2O4)3的制备方法，以缓解现有钾离子电池正极活性材料化学性能不理想的技术问题。
本发明的目的之一在于提供KLi3Fe(C2O4)3的制备方法，包括如下步骤：
使钾源、锂源、铁源和草酸源发生溶剂热反应，得到KLi3Fe(C2O4)3；
优选地，溶剂热反应的温度为150-250℃，优选为200℃；
优选地，加热时间为4-96h，优选为48h；
优选地，步骤(a)中，钾源、锂源、铁源和草酸源的摩尔比为(1-2)：(1-4)：(1-2)：(2-5)，优选为(1-1.5)：(1.8-2.2)：(1-1.5)：(3-5)；
优选地，所述溶剂热反应的溶剂为水、醇类、酮类或吡啶类中的至少一种，优选为水；
优选地，所述钾源、锂源、铁源、草酸源和水的摩尔比为(1-2)：(1-4)：(1-2)：(2-5)：(10-500)，更优选为(1-1.5)：(1.8-2.2)：(1-1.5)：(3-5)：(10-200)；
优选地，所述钾源选自KI、KCl、KF、K2SO4、KNO3、KBr、KNO3、KSCN、KOCN、K2WO4、K2IrCl6、K2MoO4、K2CrO4、K4FeC6N6、K3FeC6N6、K3PO4、K2S2O7、K2S2O5、KH3C4O8、K2Cr2O7、KHF2、K2PtCl6、K2SnO3、K4P2O7、K2HPO4、KH2PO4、K3PO4、K2OsO4、K2TeO3、KHCO3、KBH4、KBF4、KHSO4、KClO4、KIO3、KIO4、KBrO3、KHC2O4、KNO2、K2CO3、KHI2O6、K2S2O5、K4P2O7、KOH、K2SO3、K2B4O7、K2S2O8、甲酸钾、油酸钾、丙酸钾、甲醇钾、甲基丙二酸钾、乙酸钾、柠檬酸钾、柠檬酸二氢钾、酒石酸钾及上述物质的水合物中的至少一种，优选为K2CO3；
优选地，所述锂源选自Li2CO3、LiOH、LiBO2、Li2MoO4、Li2SO4、LiBF4、Li3PO4、Li2CuCl4、Li2B4O7、C2O4Li2、Li2CrO4、CF3SO3Li及上述物质的水合物中至少一种，优选为Li2CO3；
优选地，所述铁源选自单质Fe、Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)2、Fe(OH)3、FeF2、FeF3、FeCl2、FeCl3、FeBr2、FeBr3、(HCOO)2Fe、(HCOO)3Fe、(CH3COO)2Fe、Fe(NO3)2、Fe(NO3)3、FeSO4、Fe2(SO4)3、Fe(C5H7O2)3、FeC2O4、Fe2(C2O4)3Fe4[Fe(CN)6]3、K4Fe(CN)6、KFe2(CN)6、Na4Fe(CN)6及上述物质的水合物中的至少一种；优选为FeCl2·2H2O；
优选地，所述草酸源选自草酸、草酸钠、草酸氢钠、草酸钾、草酸氢钾、草酸铵和草酸氢铵中的至少一种，优选为草酸。
本发明的目的之二在于提供根据本发明所述制备方法得到的KLi3Fe(C2O4)3。
本发明的目的之三在于提供KLi3Fe(C2O4)3在电池正极活性材料中的应用。
本发明的目的之四在于提供一种电池正极活性材料，包括KLi3Fe(C2O4)3。
本发明的目的之五在于提供一种电池正极材料，包括本发明提供的电池正极活性材料；
优选地，所述电池正极材料包括KLi3Fe(C2O4)3、正极导电剂和正极粘结剂；
优选地，所述电池正极材料包括KLi3Fe(C2O4)360-90wt％、正极导电剂5-30wt％和正极粘结剂5-10wt％；
优选地，所述电池正极材料包括缺锂正极活性材料、KLi3Fe(C2O4)3、正极导电剂和正极粘结剂；
优选地，所述电池正极材料包括缺锂正极活性材料40-60wt％、KLi3Fe(C2O4)310-30wt％、正极导电剂5-30wt％和正极粘结剂5-10wt％；
优选地，所述缺锂正极活性材料选自FeSO4F和/或FePO4；
优选地，所述正极导电剂选自导电碳黑、导电碳球、导电石墨、碳纳米管、导电碳纤维、石墨烯和还原氧化石墨烯中的至少一种；
优选地，所述正极粘结剂选自聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、丁苯橡胶和聚烯烃中的至少一种。
本发明的目的之六在于提供一种钾离子电池，包括本发明所述的电池正极活性材料或本发明提供的电池正极材料；
优选地，所述钾离子电池包括正极、负极、隔膜和电解液，所述正极包括正极材料和正极集流体，其中，所述正极材料为本发明提供的所述的电池正极材料；
优选地，所述正极集流体选自铝、铜、铁、锡、锌、镍、钛、锰、铅、锑、镉、金、铋，锗中的一种或上述至少两种金属的合金或上述至少两种金属的复合材料，优选为铝；
优选地，所述负极包括负极材料和负极集流体，所述负极材料包括负极活性材料、负极导电剂和负极粘结剂；
优选地，所述负极材料包括负极活性材料60-90wt％，负极导电剂5-30wt％和负极粘结剂5-10wt％；
优选地，所述负极活性材料选自碳材料、金属单质、金属合金、硫化物、氮化物、氧化物或碳化物等材料的至少一种；
优选地，所述负极导电剂选自导电碳黑、导电碳球、导电石墨、碳纳米管、导电碳纤维、石墨烯或还原氧化石墨烯中的至少一种；
优选地，所述负极粘结剂选自聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、丁苯橡胶和聚烯烃中的至少一种；
优选地，所述负极集流体选自铝、铜、铁、锡、锌、镍、钛、锰、铅、锑、镉、金、铋，锗中的一种或上述至少两种金属的合金或上述至少两种金属的复合材料，优选为铝；
优选地，所述隔膜选自多孔聚丙烯薄膜、多孔聚乙烯薄膜、多孔复合聚合物薄膜、玻璃纤维纸或多孔陶瓷隔膜中的至少一种；
优选地，所述电解液包括电解质和电解液溶剂，所述电解质为钾盐，所述电解液溶剂为有机溶剂；
优选地，所述电解液中，钾盐的浓度为0.1-10mol/L；
优选地，所述钾盐选自六氟磷酸钾、氯化钾、氟化钾、硫酸钾、碳酸钾、磷酸钾、硝酸钾、二氟草酸硼酸钾、焦磷酸钾、十二烷基苯磺酸钾、十二烷基硫酸钾、柠檬酸三钾、偏硼酸钾、硼酸钾、钼酸钾、钨酸钾、溴化钾、亚硝酸钾、碘酸钾、碘化钾、硅酸钾、木质素磺酸钾、草酸钾、铝酸钾、甲基磺酸钾、醋酸钾、重铬酸钾、六氟砷酸钾、四氟硼酸钾、高氯酸钾、三氟甲烷磺酰亚胺钾、KCF3SO3、KN(SO2CF3)2中的至少一种，优选为六氟磷酸钾；
优选地，所述有机溶剂选自酯类溶剂、砜类溶剂、醚类溶剂、腈类溶剂或离子液体中的至少一种；
优选地，所述有机溶剂选自碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、N,N-二甲基乙酰胺、氟代碳酸乙烯酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、乙酸乙酯、γ-丁内酯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧环戊烷、4-甲基-1,3-二氧环戊烷、二甲氧甲烷、1,2-二甲氧丙烷、三乙二醇二甲醚、二甲基砜、二甲醚、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯脂、亚硫酸二甲脂、亚硫酸二乙脂、冠醚、1-乙基-3-甲基咪唑-六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑-四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑-双三氟甲基磺酰亚胺盐、1-丙基-3-甲基咪唑-六氟磷酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑-四氟硼酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑-双三氟甲基磺酰亚胺盐、1-丁基-1-甲基咪唑-六氟磷酸盐、1-丁基-1-甲基咪唑-四氟硼酸盐、1-丁基-1-甲基咪唑-双三氟甲基磺酰亚胺盐、N-丁基-N-甲基吡咯烷-双三氟甲基磺酰亚胺盐、1-丁基-1-甲基吡咯烷-双三氟甲基磺酰亚胺盐、N-甲基-N-丙基吡咯烷-双三氟甲基磺酰亚胺盐、N-甲,丙基哌啶-双三氟甲基磺酰亚胺盐、N-甲,丁基哌啶-双三氟甲基磺酰亚胺盐中的至少一种；
优选地，所述电解液还包括添加剂；
优选地，所述电解液中，添加剂的添加量为0.1-20wt％；
优选地，所述添加剂选自酯类添加剂、砜类添加剂、醚类添加剂、腈类添加剂或烯烃类添加剂中的至少一种；
优选地，所述添加剂选自氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、硫酸亚乙酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、二甲基亚硫酸酯、二乙基亚硫酸酯、亚硫酸亚乙酯、氯代甲酸甲脂、二甲基亚砜、苯甲醚、乙酰胺、二氮杂苯、间二氮杂苯、冠醚12-冠-4、冠醚18-冠-6、4-氟苯甲醚、氟代链状醚、二氟代甲基碳酸乙烯酯、三氟代甲基碳酸乙烯酯、氯代碳酸乙烯酯、溴代碳酸乙烯酯、三氟乙基膦酸、溴代丁内酯、氟代乙酸基乙烷、磷酸酯、亚磷酸酯、磷腈、乙醇胺、碳化二甲胺、环丁基砜、1,3-二氧环戊烷、乙腈、长链烯烃、三氧化二铝、氧化镁、氧化钡、碳酸钠、碳酸钙、二氧化碳、二氧化硫或碳酸锂中的至少一种。
本发明的目的之七在于提供上述钾离子电池的制备方法，包括如下步骤：
将正极、负极、隔膜和电解液进行组装，得到钾离子电池；
优选地，所述钾离子电池的制备方法，包括如下步骤：
(a)制备正极：将KLi3Fe(C2O4)3、正极导电剂和正极粘结剂加入正极溶剂中混合均匀，制成正极浆料，然后将正极浆料均匀涂覆于正极集流体表面，干燥后，得到正极；
(b)制备负极：将负极活性材料、负极导电剂和负极粘结剂加入负极溶剂中混合均匀，制成负极浆料，然后将负极浆料均匀涂覆于负极集流体表面，干燥，得到负极；
(c)制备电解液：将钾盐和任选的添加剂加入电解液溶剂中，混合均匀，得到电解液；
(d)将正极、负极、隔膜和电解液进行组装，得到钾离子电池；
优选地，所述正极溶剂为氮甲基吡咯烷酮；
优选地，所述负极溶剂为氮甲基吡咯烷酮。
本发明的目的之八在于提供一种锂离子电池，包括本发明所述的KLi3Fe(C2O4)3或本发明提供的电池正极材料；
优选地，所述锂离子电池包括正极、负极、隔膜和电解液，所述正极包括正极材料和正极集流体，其中，所述正极材料为本发明提供的电池正极材料；
优选地，所述正极集流体选自铝、铜、铁、锡、锌、镍、钛、锰、铅、锑、镉、金、铋，锗中的一种或上述至少两种金属的合金或上述至少两种金属的复合材料，优选为铝；
优选地，所述负极包括负极材料和负极集流体，所述负极材料包括负极活性材料、负极导电剂和负极粘结剂；
优选地，所述负极材料包括负极活性材料60-90wt％，负极导电剂5-30wt％和负极粘结剂5-10wt％；
优选地，所述负极活性材料选自碳材料、金属单质、金属合金、硫化物、氮化物、氧化物或碳化物等材料的至少一种；
优选地，所述负极导电剂选自导电碳黑、导电碳球、导电石墨、碳纳米管、导电碳纤维、石墨烯或还原氧化石墨烯中的至少一种；
优选地，所述负极粘结剂选自聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、丁苯橡胶和聚烯烃中的至少一种；
优选地，所述负极集流体选自铝、铜、铁、锡、锌、镍、钛、锰、铅、锑、镉、金、铋，锗中的一种或上述至少两种金属的合金或上述至少两种金属的复合材料，优选为铝；
优选地，所述隔膜选自多孔聚丙烯薄膜、多孔聚乙烯薄膜、多孔复合聚合物薄膜、玻璃纤维纸或多孔陶瓷隔膜中的至少一种；
优选地，所述电解液包括电解质和电解液溶剂，所述电解质为锂盐，所述电解液溶剂为有机溶剂；
优选地，所述电解液中，锂盐的浓度为0.1-10mol/L；
优选地，所述锂盐选自三氟甲基磺酸锂、二(三氟甲基磺酸)亚胺锂及其衍生物、全氟烷基磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、双草酸硼酸锂、三(邻苯二酚)磷酸锂以及磺化聚磺胺锂盐、LiPF6、LiClO4、LiCoO2、LiBF6、LiAsF6、LiNO3、LiCO3或LiCl的至少一种，优选为六氟磷酸锂；
优选地，所述有机溶剂选自酯类溶剂、砜类溶剂、醚类溶剂、腈类溶剂或离子液体中的至少一种；
优选地，所述有机溶剂选自碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、N,N-二甲基乙酰胺、氟代碳酸乙烯酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、乙酸乙酯、γ-丁内酯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧环戊烷、4-甲基-1,3-二氧环戊烷、二甲氧甲烷、1,2-二甲氧丙烷、三乙二醇二甲醚、二甲基砜、二甲醚、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯脂、亚硫酸二甲脂、亚硫酸二乙脂、冠醚、1-乙基-3-甲基咪唑-六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑-四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑-双三氟甲基磺酰亚胺盐、1-丙基-3-甲基咪唑-六氟磷酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑-四氟硼酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑-双三氟甲基磺酰亚胺盐、1-丁基-1-甲基咪唑-六氟磷酸盐、1-丁基-1-甲基咪唑-四氟硼酸盐、1-丁基-1-甲基咪唑-双三氟甲基磺酰亚胺盐、N-丁基-N-甲基吡咯烷-双三氟甲基磺酰亚胺盐、1-丁基-1-甲基吡咯烷-双三氟甲基磺酰亚胺盐、N-甲基-N-丙基吡咯烷-双三氟甲基磺酰亚胺盐、N-甲,丙基哌啶-双三氟甲基磺酰亚胺盐、N-甲,丁基哌啶-双三氟甲基磺酰亚胺盐中的至少一种；
优选地，所述电解液还包括添加剂；
优选地，所述电解液中，添加剂的添加量为0.1-20wt％；
优选地，所述添加剂选自酯类添加剂、砜类添加剂、醚类添加剂、腈类添加剂或烯烃类添加剂中的至少一种；
优选地，所述添加剂选自氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、硫酸亚乙酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、二甲基亚硫酸酯、二乙基亚硫酸酯、亚硫酸亚乙酯、氯代甲酸甲脂、二甲基亚砜、苯甲醚、乙酰胺、二氮杂苯、间二氮杂苯、冠醚12-冠-4、冠醚18-冠-6、4-氟苯甲醚、氟代链状醚、二氟代甲基碳酸乙烯酯、三氟代甲基碳酸乙烯酯、氯代碳酸乙烯酯、溴代碳酸乙烯酯、三氟乙基膦酸、溴代丁内酯、氟代乙酸基乙烷、磷酸酯、亚磷酸酯、磷腈、乙醇胺、碳化二甲胺、环丁基砜、1,3-二氧环戊烷、乙腈、长链烯烃、三氧化二铝、氧化镁、氧化钡、碳酸钠、碳酸钙、二氧化碳、二氧化硫或碳酸锂中的至少一种。
本发明的目的之九在于提供一种锂离子电池的制备方法，包括如下步骤：
将正极、负极、隔膜和电解液进行组装，得到锂离子电池；
优选地，所述锂离子电池的制备方法，包括如下步骤：
(a)制备正极：将KLi3Fe(C2O4)3、正极导电剂、正极粘结剂和任选的缺锂正极活性材料加入正极溶剂中混合均匀，制成正极浆料，然后将正极浆料均匀涂覆于正极集流体表面，干燥后，得到正极；
(b)制备负极：将负极活性材料、负极导电剂和负极粘结剂加入负极溶剂中混合均匀，制成负极浆料，然后将负极浆料均匀涂覆于负极集流体表面，干燥，得到负极；
(c)制备电解液：将锂盐和任选的添加剂加入电解液溶剂中，混合均匀，得到电解液；
(d)将正极、负极、隔膜和电解液进行组装，得到钾离子电池；
优选地，所述正极溶剂为氮甲基吡咯烷酮；
优选地，所述负极溶剂为氮甲基吡咯烷酮。
本发明的目的之十在于提供一种用电设备，包括本发明所述的电池正极活性材料、电池正极材料、钾离子电池或锂离子电池。
本发明提供的KLi3Fe(C2O4)3的制备方法原料低廉，工艺简单，易于控制，能够有效提高制备效率，降低生产成本。
本发明提供的KLi3Fe(C2O4)同时含有Li和K，既能应用于锂离子电池正极活性材料，又能应用于钾离子电池正极活性材料，其在两种电池中均具有良好容量和循环性能，从而有效提高两种电池的化学性能。另外，KLi3Fe(C2O4)是一种富锂材料，还能够与其它锂离子电池正极活性材料相互协同，从而为锂离子电池正极活性材料提供充足的锂源。
本发明提供的电池正极材料以KLi3Fe(C2O4)为正极活性材料，使其既能够应用于锂离子电池，又能够应用于钾离子电池，同时还能够显著提高两种电池的容量和循环稳定性，从而有效改善了两种电池的电化学性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1制备得到的KLi3Fe(C2O4)3晶体颗粒的XRD图与标准KLi3Fe(C2O4)3晶体的XRD对照图；
图2为实施例1制备得到的KLi3Fe(C2O4)3晶体颗粒的微观照片；
图3为实施例12提供的钾离子半电池恒流充放电曲线图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
需要说明的是：
本发明中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有实施方式以及优选实施方法可以相互组合形成新的技术方案。
本发明中，如果没有特别的说明，百分数(％)或者份指的是相对于组合物的重量百分数或重量份。
本发明中，如果没有特别的说明，所涉及的各组分或其优选组分可以相互组合形成新的技术方案。
本发明中，除非有其他说明，数值范围“a～b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“6～22”表示本文中已经全部列出了“6～22”之间的全部实数，“6～22”只是这些数值组合的缩略表示。
本发明所公开的“范围”以下限和上限的形式，可以分别为一个或多个下限，和一个或多个上限。
本发明中，除非另有说明，各个反应或操作步骤可以顺序进行，也可以按照顺序进行。优选地，本文中的反应方法是顺序进行的。
除非另有说明，本文中所用的专业与科学术语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法或材料也可应用于本发明中。
目前已开发的二次电池正极活性材料大部分只能用于单一的离子电池，少数几种可用于多种离子电池的正极材料处于缺活性离子状态。例如，FePO4F可用于锂离子电池、钠离子电池和钾离子电池，然而，由于材料本身不含导电离子，其应用时需要对正极材料进行预嵌处理，从而增加了电池的制作工艺和成本。另外，对于钾离子电池而言，其正极活性材料种类有限且电化学性能都不太理想。
根据本发明的一个方面，本发明提供了KLi3Fe(C2O4)3在锂离子电池或钾离子电池正极活性材料中的应用。
本发明提供的KLi3Fe(C2O4)同时含有Li和K，既能应用于锂离子电池正极活性材料，又能应用于钾离子电池正极活性材料，其在两种电池中均具有良好容量和循环性能，从而有效提高两种电池的化学性能。另外，KLi3Fe(C2O4)是一种富锂材料，还能够与其它锂离子电池正极活性材料相互协同，从而为锂离子电池正极活性材料提供充足的锂源。
根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种KLi3Fe(C2O4)3的制备方法，包括如下步骤：
使钾源、锂源、铁源和草酸源发生溶剂热反应，得到KLi3Fe(C2O4)3。
本发明提供的KLi3Fe(C2O4)3采用钾源、锂源、铁源和草酸源为原料，价廉易得，工艺简单，操作方便，无需特殊设备，能够有效提高制备效率，降低生产成本。
在本发明的一种优选实施方式中，溶剂热反应的温度为150-250℃。通过溶剂热反应的温度，以促进KLi3Fe(C2O4)3的生成，提高制备效率，尤其是当反应温度为200℃时，更有利于KLi3Fe(C2O4)3的生成和制备效率的提高。
典型但非限制性的，溶剂热反应的温度如为150、160、170、180、190、200、210、220、230、240或250℃。
在本发明的一种优选实施方式中，溶剂热反应的时间为4-96h。通过控制溶剂热反应的时间，使得上述原料反应的更加充分，以提高KLi3Fe(C2O4)3的产率。尤其是当溶剂热反应时间为48h时，其既能够保证KLi3Fe(C2O4)3具有较高产率，又能避免能源的浪费。在本发明的一种优选实施方式中，钾源、锂源、铁源和沉淀剂的摩尔比为(1-2)：(1-4)：(1-2)：(2-5)，以提高KLi3Fe(C2O4)3的产率，从而有效提高原料利用率，减少原料的浪费。
在本发明的进一步优选实施方式中，当钾源、锂源、铁源和草酸源的摩尔比为(1-1.5)：(1.8-2.2)：(1-1.5)：(3-5)时，KLi3Fe(C2O4)3的产率更高，可达到80％以上。
典型但非限制性的，钾源、锂源、铁源和草酸源的摩尔比如为1:2:1:3、1:2:1:4、1:2:1:5、1.5:2:1.2:4、1.2:2.2:1.5:4或1.5:2.2:1.2:4。
在本发明的一种优选实施方式中，溶剂热反应的溶剂为水，钾源、锂源、铁源、草酸源和水的摩尔比为(1-2)：(1-4)：(1-2)：(2-5)：(10-500)。
在本发明的优选实施方式中，水作为溶剂，为上述原料提供混合介质，通过控制其与上述原料的摩尔比能够保证上述原料之间能够进行充分反应，从而有效提高KLi3Fe(C2O4)3的产率。
典型但非限制性的，钾源与水的摩尔比如为1:10、1:20、1:30、1:40、1:50、1.5:10、1.5:20、1.5:30、1.5:40、1.5:50、1:5、1:15或1:25。
在本发明的一种优选实施方式中，钾源选自KI、KCl、KF、K2SO4、KNO3、KBr、KNO3、KSCN、KOCN、K2WO4、K2IrCl6、K2MoO4、K2CrO4、K4FeC6N6、K3FeC6N6、K3PO4、K2S2O7、K2S2O5、KH3C4O8、K2Cr2O7、KHF2、K2PtCl6、K2SnO3、K4P2O7、K2HPO4、KH2PO4、K3PO4、K2OsO4、K2TeO3、KHCO3、KBH4、KBF4、KHSO4、KClO4、KIO3、KIO4、KBrO3、KHC2O4、KNO2、K2CO3、KHI2O6、K2S2O5、K4P2O7、KOH、K2SO3、K2B4O7、K2S2O8、甲酸钾、油酸钾、丙酸钾、甲醇钾、甲基丙二酸钾、乙酸钾、柠檬酸钾、柠檬酸二氢钾、酒石酸钾及上述物质的水合物中的一种或几种，尤其是当钾源为K2CO3时，更利于KLi3Fe(C2O4)3的生成。
在本发明的一种优选实施方式中，锂源选自Li2CO3、LiOH、LiBO2,Li2MoO4、Li2SO4、LiBF4、Li3PO4、Li2CuCl4、Li2B4O7、C2O4Li2、Li2CrO4、CF3SO3Li及上述物质的水合物中的一种或几种，尤其是当锂源为Li2CO3时，其更有利于KLi3Fe(C2O4)3的生成。
在本发明的一种优选实施方式中，草酸源选自草酸、草酸钠、草酸氢钠、草酸钾、草酸氢钾、草酸铵和草酸氢铵中的一种或几种。尤其是当草酸源为草酸时，更有利于KLi3Fe(C2O4)3的生成。
根据本发明的第二个方面，本发明提供了根据上述制备方法制备得到的KLi3Fe(C2O4)3。
本发明提供的KLi3Fe(C2O4)3同时含有Li和K，既能应用于锂离子电池正极活性材料，又能应用于钾离子电池正极活性材料，其在两种电池中均具有良好容量和循环性能，从而有效提高两种电池的化学性能。另外，KLi3Fe(C2O4)3是一种富锂材料，还能够与其它锂离子电池正极活性材料相互协同，从而为锂离子电池正极活性材料提供充足的锂源。
根据本发明的第三个方面，本发明提供了KLi3Fe(C2O4)3在电池正极活性材料中的应用。
根据本发明的第四个方面，本发明提供了一种电池正极活性材料，包括但不限于KLi3Fe(C2O4)3。
通过采用KLi3Fe(C2O4)3作为正极活性材料，能够显著改善电池的容量和循环性能，从而提高电池的化学性能。
根据本发明的第五个方面，本发明提供了一种电池正极材料，包括本发明所述的电池正极活性材料。。
本发明提供的电池正极材料以KLi3Fe(C2O4)为正极活性材料，使其既能够应用于锂离子电池，又能够应用于钾离子电池，同时还能够显著提高两种电池的容量和循环稳定性，从而有效改善了两种电池的化学性能。
在本发明的一种优选实施方式中，电池正极材料KLi3Fe(C2O4)3、正极导电剂和正极粘结剂。
正极导电剂是为了保证正极具有良好的充放电性能，制作正极时通常加入一定量的导电物质，在正极活性材料之间、正极活性材料与正极集流体之间起到收集微电流的作用，以减小正极的接触电阻加速电子的移动速率，同时也能有效地提高金属离子在电极材料中的迁移速率，从而提高正极的充放电效率。正极导电剂可以为但不限于导电炭黑、导电碳球、导电石墨、导电碳纤维、碳纳米管、石墨烯或还原氧化石墨烯中的至少一种。
正极粘结剂可以保证正极在使用过程中活性物质颗粒间以及活性颗粒与集流体间具有一定的粘结强度，且有利于SEI膜形成，提高了正极的循环性能和使用寿命。正极粘结剂可以为但不限于聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、丁苯橡胶(SBR)或聚烯烃类中的至少一种。
在本发明的一种优选实施方式中，电池正极材料包括KLi3Fe(C2O4)360-90wt％、正极导电剂5-30wt％和正极粘结剂5-10wt％。通过优选正极活性材料、正极导电剂和正极粘结剂的质量配比以及所使用的正极导电剂和正极粘结剂的种类，有利于正极活性材料更好地附着在正极集流体上，提高正极的充放电效率，使制备的电池的电化学性能更好。
典型但非限制性的，电池正极材料中，KLi3Fe(C2O4)3的含量如为60wt％、62wt％、65wt％、68wt％、70wt％、72wt％、75wt％、78wt％、80wt％、82wt％、85wt％、88wt％或90wt％；正极导电剂的含量如为5wt％、8wt％、10wt％、15wt％、18wt％、20wt％、22wt％、25wt％、28wt％或30wt％；正极粘结剂的含量如为5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％或10wt％。
在本发明的另一种实施方式中，电池正极材料包括缺锂正极活性材料、KLi3Fe(C2O4)3、正极导电剂和正极粘结剂。
在本优选实施方式中，电池正极材料通过缺锂正极活性材料和KLi3Fe(C2O4)3相互协同，能够为锂离子电池正极活性材料提供充足的锂源。
在本优选实施方式中，正极导电剂及正极粘结剂的作用及种类均同前所述，在此不再赘述。
在本优选实施方式中，缺锂正极活性材料选自FeSO4F和/或FePO4。
在本发明的进一步优选实施方式中，电池正极材料包括缺锂正极活性材料40-60wt％、KLi3Fe(C2O4)310-30wt％、正极导电剂5-30wt％和正极粘结剂5-10wt％。通过优选缺锂正极活性材料、KLi3Fe(C2O4)3、正极导电剂和正极粘结剂的质量配比以及所使用的正极导电剂和正极粘结剂的种类，有利于正极活性材料更好地附着在正极集流体上，提高正极的充放电效率，使制备的电池的电化学性能更好。
典型但非限制性的，在电池正极材料中，缺锂正极活性材料的含量如为40wt％、42wt％、45wt％、48wt％、50wt％、52wt％、55wt％、58wt％或60wt％；KLi3Fe(C2O4)3的含量如为10wt％、12wt％、15wt％、18wt％、20wt％、22wt％、25wt％、28wt％或30wt％；正极导电剂的含量如为5wt％、8wt％、10wt％、15wt％、18wt％、20wt％、22wt％、25wt％、28wt％或30wt％；正极粘结剂的含量如为5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％或10wt％。
根据本发明的第六个方面，本发明提供了一种钾离子电池，包括本发明提供的KLi3Fe(C2O4)3或本发明第一种优选实施方式所述的电池正极材料。
本发明提供的钾离子电池采用KLi3Fe(C2O4)3为正极活性材料，显著提高了钾离子电池的容量和循环性能，从而提高了钾离子电池的化学性能。
在本发明的一种优选实施方式中，钾离子电池包括正极、负极、隔膜和电解液，正极包括正极材料和正极集流体，其中所述正极材料为本发明第一种优选实施方式中提供的电池正极材料。
在本发明的进一步优选实施方式中，正极集流体选自铝、铜、铁、锡、锌、镍、钛、锰、铅、锑、镉、金、铋，锗中的一种、至少两种的合金或至少两种的复合材料；
上述至少两种的合金包括但不限于铜铝合金、铜铁合金、铜锡合金、镍钛合金、镍锰合金、镍锑合金、金铋合金、铁镍合金、铅锰合金和铝镍合金等。
上述至少两种的复合材料包括但不限于铝铜复合材料、铁铜复合材料、铜锡复合材料、镍钛复合材料、镍锰复合材料、镍锑复合材料、金铋复合材料、铁镍复合材料、铅锰复合材料和铝镍复合材料等。
在本发明的更进一步优选实施方式中，正极集流体为铝。当选用铝作为正极集流体时成本更加低廉，正极稳定性更佳。
在本发明的一种优选实施方式中，负极包括负极材料和负极集流体，负极材料包括负极活性材料、负极导电剂和负极粘结剂。
负极活性材料是保证负极具有良好的充放电性能的关键，负极活性材料需要有利于金属离子的脱嵌和嵌入，典型但非限制性的，负极活性材料选自碳材料、金属单质、金属合金、硫化物、氮化物、氧化物等材料中一种或几种。
上述碳材料包括但不限于石墨、碳黑和碳纳米管等，金属单质包括但不限于铜、锡和锑等，金属合金包括但不限于铜镍合金、锡钾合金和铜铝合金等；硫化物包括但不限于硫化钨和二硫化钼等；氮化物包括但不限于氮化铜锂和氮化钴锂等；氧化物包括但不限于氧化锡和氧化亚锡等。
负极导电剂是为了保证负极具有良好的充放电性能，制作负极时通常加入一定量的导电物质，在负极活性材料之间、负极活性材料与负极集流体之间起到收集微电流的作用，以减小负极的接触电阻加速电子的移动速率，同时也能有效地提高金属离子在负极中的迁移速率，从而提高负极的充放电效率。负极导电剂可以为但不限于导电炭黑、导电碳球、导电石墨、碳纳米管、导电碳纤维、石墨烯和还原氧化石墨烯中的一种或几种。
负极粘结剂可以保证负极在使用过程中活性物质颗粒间以及活性颗粒与集流体间具有一定的粘结强度，且有利于SEI膜形成，提高了正极的循环性能和使用寿命。正极粘结剂可以为但不限于聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、丁苯橡胶(SBR)或聚烯烃类中的至少一种。
在本发明的一种优选实施方式中，在负极材料中，包括负极活性材料60-90wt％、负极导电剂5-30wt％和负极粘结剂5-10wt％。典型但非限制性的，负极材料中，负极活性材料的占比如为60wt％、62wt％、65wt％、68wt％、70wt％、72wt％、75wt％、78wt％、80wt％、85wt％或90wt％；负极导电剂的占比如为5wt％、8wt％、10wt％、12wt％、15wt％、18wt％、20wt％、25wt％或30wt％；负极粘结剂的占比如为5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％或10wt％。
通过优选负极活性材料、负极导电剂和负极粘结剂的质量配比以及所使用的负极导电剂和负极粘结剂的种类，有利于负极活性材料更好地附着在负极集流体上，提高负极的充放电效率，使制备的钾离子电池的电化学性能更为优异。
在本发明的一种优选实施方式中，负极集流体选自铝、铜、铁、锡、锌、镍、钛、锰、铅、锑、镉、金、铋，锗中的一种、至少两种的合金或至少两种的复合材料。
上述至少两种的合金包括但不限于铜铝合金、铜铁合金、铜锡合金、镍钛合金、镍锰合金、镍锑合金、金铋合金、铁镍合金、铅锰合金和铝镍合金等。
上述至少两种的复合材料包括但不限于铝铜复合材料、铁铜复合材料、铜锡复合材料、镍钛复合材料、镍锰复合材料、镍锑复合材料、金铋复合材料、铁镍复合材料、铅锰复合材料和铝镍复合材料等。
在本发明的更进一步优选实施方式中，负极集流体为铝。当选用铝作为负极集流体时成本更加低廉，负极稳定性更佳。
在本发明的一种优选实施方式中，隔膜选自多孔聚合物薄膜、无机多孔薄膜、玻璃纤维纸或多孔陶瓷薄膜中一种或两种以上的复合薄膜。
在本发明的进一步优选实施方式中，多孔聚合物薄膜选自多孔聚丙烯薄膜、多孔聚乙烯薄膜或多孔复合聚合物薄膜中的一种。
上述多孔复合聚合物薄膜包括但不限于多孔聚乙烯和聚丙烯复合薄膜。
在本发明的一种优选实施方式中，电解液包括电解质和电解液溶剂，其中电解质为钾盐，电解液溶剂为有机溶剂。
电解液是化学电池使用的介质，为化学电池的正常工作提供离子，并保证工作中发生的化学反应是可逆的。
在本发明的进一步优选实施方式中，钾盐的体积浓度为0.1-10mol/L。通过控制电解液中钾盐的体积浓度，以保证电解液中离子的迁移速率，从而保证钾离子电池的化学性能。
典型但非限制性的，电解液中，钾盐的体积浓度如为0.1、0.2、0.5、0.8、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10mol/L。
在本发明的一种优选实施方式中，钾盐选自六氟磷酸钾、氯化钾、氟化钾、硫酸钾、碳酸钾、磷酸钾、硝酸钾、二氟草酸硼酸钾、焦磷酸钾、十二烷基苯磺酸钾、十二烷基硫酸钾、柠檬酸三钾、偏硼酸钾、硼酸钾、钼酸钾、钨酸钾、溴化钾、亚硝酸钾、碘酸钾、碘化钾、硅酸钾、木质素磺酸钾、草酸钾、铝酸钾、甲基磺酸钾、醋酸钾、重铬酸钾、六氟砷酸钾、四氟硼酸钾、高氯酸钾、三氟甲烷磺酰亚胺钾、KCF3SO3、KN(SO2CF3)2中的一种或几种，尤其是当钾盐为六氟磷酸钾时，电解液中钾离子的迁移效率更高，更有利于提高钾离子电池的化学性能。
在本发明的一种优选实施方式中，有机溶剂选自酯类溶剂、砜类溶剂、醚类溶剂和腈类溶剂中的一种或几种。
在本发明的一种优选实施方式中，有机溶剂包括但不限于碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、甲酸甲酯(MF)、乙酸甲酯(MA)、N,N-二甲基乙酰胺(DMA)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、丙酸甲酯(MP)、丙酸乙酯(EP)、乙酸乙酯(EA)、γ-丁内酯(GBL)、四氢呋喃(THF)、2-甲基四氢呋喃(2MeTHF)、1,3-二氧环戊烷(DOL)、4-甲基-1,3-二氧环戊烷(4MeDOL)、二甲氧甲烷(DMM)、1,2-二甲氧丙烷(DMP)、三乙二醇二甲醚(DG)、二甲基砜(MSM)、二甲醚(DME)、亚硫酸乙烯酯(ES)、亚硫酸丙烯脂(PS)、亚硫酸二甲脂(DMS)、亚硫酸二乙脂(DES)、冠醚(12-冠-4)、1-乙基-3-甲基咪唑-六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑-四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑-双三氟甲基磺酰亚胺盐、1-丙基-3-甲基咪唑-六氟磷酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑-四氟硼酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑-双三氟甲基磺酰亚胺盐、1-丁基-1-甲基咪唑-六氟磷酸盐、1-丁基-1-甲基咪唑-四氟硼酸盐、1-丁基-1-甲基咪唑-双三氟甲基磺酰亚胺盐、N-丁基-N-甲基吡咯烷-双三氟甲基磺酰亚胺盐、1-丁基-1-甲基吡咯烷-双三氟甲基磺酰亚胺盐、N-甲基-N-丙基吡咯烷-双三氟甲基磺酰亚胺盐、N-甲,丙基哌啶-双三氟甲基磺酰亚胺盐、N-甲,丁基哌啶-双三氟甲基磺酰亚胺盐中的一种或几种。
在本发明的优选实施方式中，作为电解质的钾盐没有特别限制，只要能够离解成钾离子和阴离子即可。
在本发明的一种优选实施方式中，电解液中还添加有添加剂。通过在电解液中加入添加剂，以提高钾离子电池的循环稳定性。添加剂选自酯类、砜类、醚类、腈类或烯烃类中的一种或几种。
在本发明的一种优选实施方式中，电解液中添加剂的添加量为0.1-20wt％。通过控制电解液中添加剂的添加量，以便于其在负极集流体表面形成稳定的固体电解质膜，提高钾离子电池的使用寿命。典型但非限制性的，电解液中，添加量的添加量如为0.1wt％、0.2wt％、0.5wt％、0.8wt％、1wt％、2wt％、5wt％、8wt％、10wt％、12wt％、15wt％、18wt％或20wt％。
在本发明的进一步优选实施方式中，添加剂选自氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、硫酸亚乙酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、二甲基亚硫酸酯、二乙基亚硫酸酯、亚硫酸亚乙酯、氯代甲酸甲脂、二甲基亚砜、苯甲醚、乙酰胺、二氮杂苯、间二氮杂苯、冠醚12-冠-4、冠醚18-冠-6、4-氟苯甲醚、氟代链状醚、二氟代甲基碳酸乙烯酯、三氟代甲基碳酸乙烯酯、氯代碳酸乙烯酯、溴代碳酸乙烯酯、三氟乙基膦酸、溴代丁内酯、氟代乙酸基乙烷、磷酸酯、亚磷酸酯、磷腈、乙醇胺、碳化二甲胺、环丁基砜、1,3-二氧环戊烷、乙腈、长链烯烃、三氧化二铝、氧化镁、氧化钡、碳酸钠、碳酸钙、二氧化碳、二氧化硫和碳酸锂中的一种或几种。
根据本发明的第七个方面，本发明提供了一种钾离子电池的制备方法，包括如下步骤：将正极、负极、隔膜和电解液进行组装，得到钾离子电池。
本发明提供的钾离子电池的制备方法工艺简单，适用于工业化生产，能够显著提高制备效率，降低生产成本。
在本发明的一种优选实施方式中，钾离子电池的制备方法，按照如下步骤制备而成：
(a)制备正极：将KLi3Fe(C2O4)3、正极导电剂和正极粘结剂加入正极溶剂中混合均匀，制成正极浆料，然后将正极浆料均匀涂覆于正极集流体表面，干燥后，得到正极；
(b)制备负极：将负极活性材料、负极导电剂和负极粘结剂加入负极溶剂中混合均匀，制成负极浆料，然后将负极浆料均匀涂覆于负极集流体表面，干燥，得到负极；
(c)制备电解液：将钾盐和任选的添加剂加入电解液溶剂中，混合均匀，得到电解液；
(d)将正极、负极、隔膜和电解液进行组装，得到钾离子电池。
在本发明的一种优选实施方式中，正极溶剂为能够溶解正极材料的溶剂，包括但不限于氮甲基吡咯烷酮。
在本发明的一种优选实施方式中，负极溶剂为能够溶解负极材料的溶剂，包括但不限于氮甲基吡咯烷酮。
根据本发明的第八个方面，本发明提供了一种锂离子电池，包括本发明所述的KLi3Fe(C2O4)3。
本发明提供的锂离子电池采用KLi3Fe(C2O4)3为正极活性材料，显著提高了锂离子电池的容量和循环性能，从而提高了锂离子电池的化学性能。
在本发明的一种优选实施方式中，锂离子电池包括正极、负极、隔膜和电解液，其中，正极、负极和隔膜均与上述钾离子电池中的正极、负极和隔膜相同，在此不再赘述，其与上述钾离子电池的不同之处在于，其电解液的溶质为锂盐，该锂盐选自三氟甲基磺酸锂、二(三氟甲基磺酸)亚胺锂及其衍生物、全氟烷基磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、双草酸硼酸锂、三(邻苯二酚)磷酸锂以及磺化聚磺胺锂盐、LiPF6、LiClO4、LiCoO2、LiBF6、LiAsF6、LiNO3、LiCO3或LiCl中的一种或几种，尤其是当锂盐为六氟磷酸钾时，更利于电解液中离子的迁移，从而提高锂离子电池的电化学性能。
在本发明的另一种优选实施方式中，锂离子电池的正极材料为前述由缺锂正极活性材料、KLi3Fe(C2O4)3、正极导电剂和正极粘结剂正极材料，其余正极集流体、负极、隔膜和电解液均同锂离子电池第一种优选实施方式中的正极集流体、负极、隔膜和电解液，在此不再赘述。
在本优选实施方式中，锂离子电池采用缺锂正极活性材料和KLi3Fe(C2O4)3相互协同作为正极活性材料，为锂离子电池正极活性材料提供充足的锂源，从而有效提高锂离子电池的容量。
根据本发明的第九个方面，本发明提供了上述锂离子电池的制备方法，其与上述钾离子电池的制备方法相同，在此不再赘述。
根据本发明的第十个方面，本发明提供了一种用电设备，包括本发明所述的电池正极活性材料、电池正极材料、钾离子电池或锂离子电池。
下面结合实施例和对比例对本发明提供的技术方案做进一步的描述。
实施例1
本实施例提供了一种KLi3Fe(C2O4)3的制备方法，具体包括如下步骤：
将0.19881g FeCl2·2H2O、0.14778g Li2CO3、0.13821g K2CO3、0.50428g H2C2O4·2H2O和10gH2O放入到25ml聚四氟乙烯内村的溶剂热反应釜中，搅拌混合均匀，将反应釜拧紧，放入到200℃的烘箱中，反应48小时冷却至室温,取出反应釜内固体产物，清洗，抽滤，干燥后得到纯相的KLi3Fe(C2O4)3晶体颗粒。
实施例2
本实施例提供了一种KLi3Fe(C2O4)3的制备方法，其与实施例1的不同之处在于，FeCl2·2H2O为0.19881g、Li2CO3为0.29576g、K2CO3为0.27642g、H2C2O4·2H2O为0.25214g。
实施例3
本实施例提供了一种KLi3Fe(C2O4)3的制备方法，其与实施例1的不同之处在于，FeCl2·2H2O为0.19881g、Li2CO3为0.07394g、K2CO3为0.207315g、H2C2O4·2H2O为0.63035g。
实施例4
本实施例提供了一种KLi3Fe(C2O4)3的制备方法，其与实施例1的不同之处在于，FeCl2·2H2O为0.19881g、Li2CO3为0.133092g、K2CO3为0.165852g、H2C2O4·2H2O为0.63035g。
实施例5
本实施例提供了一种KLi3Fe(C2O4)3的制备方法，其与实施例1的不同之处在于，FeCl2·2H2O为0.19881g、Li2CO3为0.162668g、K2CO3为0.165852g、H2C2O4·2H2O为0.37821g。
实施例6
本对比例提供了一种KLi3Fe(C2O4)3的制备方法，其与实施例1的不同之处在于，Li2CO3为0.036945g。
实施例7
本对比例提供了一种KLi3Fe(C2O4)3的制备方法，其与实施例1的不同之处在于，Li2CO3为0.44334g。
实施例8
本对比例提供了一种KLi3Fe(C2O4)3的制备方法，其与实施例1的不同之处在于，K2CO3为0.069105g。
实施例9
本对比例提供了一种KLi3Fe(C2O4)3的制备方法，其与实施例1的不同之处在于，K2CO3为0.41463g。
实施例10
本对比例提供了一种KLi3Fe(C2O4)3的制备方法，其与实施例1的不同之处在于，H2C2O4·2H2O为0.12607g。
实施例11
本对比例提供了一种KLi3Fe(C2O4)3的制备方法，其与实施例1的不同之处在于，H2C2O4·2H2O为0.75642g。
实施例12
本实施提供了一种钾离子半电池，其按照如下步骤制备而成：
(1)制备电池负极：将金属钾块擀成金属钾片，裁切成直径12mm的圆片，作为负极备用；
(2)制备隔膜：将玻璃纤维隔膜切成直径16mm的圆片，干燥后作为隔膜备用；
(3)制备电池正极：将0.8g球磨后的KLi3Fe(C2O4)3晶体粉末、0.15g导电碳黑、0.05g聚偏氟乙烯加入到1mL氮甲基吡咯烷酮溶液中充分研磨获得均匀浆料；然后将浆料均匀涂覆于涂碳铝箔表面并真空干燥。对干燥所得电极片裁切成直径10mm的圆片，压实后作为正极备用；
(4)配制电解液：称取1.8g六氟磷酸钾加入到10mL三甲基乙酰氯和碳酸二甲酯的混合溶剂中(体积比为1:1)，搅拌至六氟磷酸钾完全溶解，充分搅拌均匀后作为电解液备用(电解液浓度为1mol/L)。
(5)电池组装：在惰性气体保护的手套箱中，将上述制备好的负极集流体、隔膜、电池正极依次紧密堆叠，滴加电解液使隔膜完全浸润，然后将上述堆叠部分封装入扣式电池壳体，完成电池组装，得到钾离子半电池。
实施例13
本实施提供了一种钾离子全电池，其按照如下步骤制备而成：
(1)制备电池负极：将0.8g活性碳、0.1g碳黑、0.1g聚偏氟乙烯加入到2ml氮甲基吡咯烷酮溶液中，充分研磨获得均匀浆料；然后将浆料均匀涂覆于铝箔表面(即，负极集流体)并真空干燥。对干燥所得电极片裁切成直径10mm的圆片，压实后作为电池负极备用；
(2)制备隔膜：将玻璃纤维隔膜切成直径16mm的圆片，干燥后作为隔膜备用；
(3)制备电池正极：将0.8g球磨后的KLi3Fe(C2O4)3晶体粉末、0.15g导电碳黑、0.05g聚偏氟乙烯加入到1mL氮甲基吡咯烷酮溶液中，充分研磨获得均匀浆料；然后将浆料均匀涂覆于涂碳铝箔表面并真空干燥。对干燥所得电极片裁切成直径10mm的圆片，压实后作为正极备用；
(4)配制电解液：称取1.8g六氟磷酸钾加入到10mL三甲基乙酰氯和碳酸二甲酯的混合溶剂中(体积比为1:1)，搅拌至六氟磷酸钾完全溶解，充分搅拌均匀后作为电解液备用(电解液浓度为1mol/L)。
(5)电池组装：在惰性气体保护的手套箱中，将上述制备好的负极集流体、隔膜、电池正极依次紧密堆叠，滴加电解液使隔膜完全浸润，然后将上述堆叠部分封装入扣式电池壳体，完成电池组装，即得到钾离子全电池。
实施例14
一种钾离子电池，其中电解液所用溶剂为三甲基乙酰氯，其余物质和组成均与实施例13相同。
实施例15
一种钾离子电池，其中电解液所用溶剂为碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯和碳酸乙烯酯(体积比1:1:1)，其余物质和组成均与实施例13相同。
实施例16
一种钾离子电池，其中负极材料活性物质采用天然石墨，其余物质和组成均与实施例13相同。
实施例17
一种钾离子电池，其中负极材料活性物质采用锡钾合金，其余物质和组成均与实施例13相同。
实施例18
一种钾离子电池，其中电解液浓度为0.8mol/L，其余物质和组成均与实施例13相同。
实施例19
一种钾离子电池，其中负极集流体采用铝，其余物质和组成均与实施例13相同。
实施例20
一种钾离子电池，其中，正极材料中，KLi3Fe(C2O4)3为0.6g，导电碳黑为0.3g，聚偏氟乙烯为0.1g，其余物质和组成均与实施例13相同。
实施例21
一种钾离子电池，其中，正极材料中，KLi3Fe(C2O4)3为0.9g，导电碳黑为0.05g，聚偏氟乙烯为0.05g，其余物质和组成均与实施例13相同。
实施例22
一种钾离子电池，其中，正极材料中，KLi3Fe(C2O4)3为0.75g，导电碳黑为0.15g，聚偏氟乙烯为0.1g，其余物质和组成均与实施例13相同。
实施例23
一种钾离子电池，其中，正极材料中，KLi3Fe(C2O4)3为0.85g，导电碳黑为0.1g，聚偏氟乙烯为0.05g，其余物质和组成均与实施例13相同。
实施例24
一种钾离子电池，其中，正极材料中，KLi3Fe(C2O4)3为0.5g，导电碳黑为0.35g，聚偏氟乙烯为0.15g，其余物质和组成均与实施例13相同。
实施例25
一种钾离子电池，其中，正极材料中，KLi3Fe(C2O4)3为0.95g，导电碳黑为0.03g，聚偏氟乙烯为0.02g，其余物质和组成均与实施例13相同。
对比例1
一种钾离子电池，其中，采用KMnO2代替KLi3Fe(C2O4)3作为正极活性材料，其余物质和组成均与实施例13相同。
对比例2
一种钾离子电池，其中，采用K3V2(PO4)2F3代替KLi3Fe(C2O4)3作为正极活性材料，其余物质和组成均与实施例13相同。
实施例26
本实施提供了一种锂离子半电池，其按照如下步骤制备而成：
(1)电池负极：商用金属锂片；
(2)制备隔膜：将玻璃纤维隔膜切成直径16mm的圆片，干燥后作为隔膜备用；
(3)制备电池正极：将0.8g球磨后的KLi3Fe(C2O4)3晶体粉末、0.15g导电碳黑、0.05g聚偏氟乙烯加入到1mL氮甲基吡咯烷酮溶液中，充分研磨获得均匀浆料；然后将浆料均匀涂覆于涂碳铝箔表面并真空干燥。对干燥所得电极片裁切成直径10mm的圆片，压实后作为正极备用；
(4)配制电解液：称取1.5g六氟磷酸锂加入到10mL碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯的混合溶剂中(体积比为1:1)，搅拌至六氟磷酸锂完全溶解，充分搅拌均匀后作为电解液备用(电解液浓度为1mol/L)。
(5)电池组装：在惰性气体保护的手套箱中，将上述制备好的负极集流体、隔膜、电池正极依次紧密堆叠，滴加电解液使隔膜完全浸润，然后将上述堆叠部分封装入扣式电池壳体，完成电池组装，得到锂离子半电池。
实施例27
本实施提供了一种锂离子全电池，其按照如下步骤制备而成：
(1)制备电池负极：将0.8g活性碳、0.1g碳黑、0.1g聚偏氟乙烯加入到2ml氮甲基吡咯烷酮溶液中，充分研磨获得均匀浆料；然后将浆料均匀涂覆于铝箔表面(即，负极集流体)并真空干燥。对干燥所得电极片裁切成直径10mm的圆片，压实后作为电池负极备用；
(2)制备隔膜：将玻璃纤维隔膜切成直径16mm的圆片，干燥后作为隔膜备用；
(3)制备电池正极：将0.8g球磨后的KLi3Fe(C2O4)3晶体粉末、0.15g导电碳黑、0.05g聚偏氟乙烯加入到1mL氮甲基吡咯烷酮溶液中，充分研磨获得均匀浆料；然后将浆料均匀涂覆于涂碳铝箔表面并真空干燥。对干燥所得电极片裁切成直径10mm的圆片，压实后作为正极备用；
(4)配制电解液：称取1.5g六氟磷酸锂加入到10mL碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯的混合溶剂中(体积比为1:1)，搅拌至六氟磷酸锂完全溶解，充分搅拌均匀后作为电解液备用(电解液浓度为1mol/L)。
(5)电池组装：在惰性气体保护的手套箱中，将上述制备好的负极集流体、隔膜、电池正极依次紧密堆叠，滴加电解液使隔膜完全浸润，然后将上述堆叠部分封装入扣式电池壳体，完成电池组装，即得到钾离子全电池。
实施例28
一种锂离子电池，其中负极材料活性物质采用球形石墨，其余物质和组成均与实施例27相同。
实施例29
一种锂离子电池，其中负极活性材料采用活性碳纤维，其余物质和组成均与实施例27相同。
实施例30
一种锂离子电池，其中负极材料活性物质采用天然石墨，其余物质和组成均与实施例27相同。
实施例31
一种锂离子电池，其中，电解液中锂盐的浓度为2mol/L，其余物质和组成均与实施例27相同。
实施例32
一种锂离子电池，其中负极集流体采用铝，其余物质和组成均与实施例27相同。
实施例33
一种锂离子电池，其中电解液所用溶剂为碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯(体积比1:1)，其余物质和组成均与实施例27相同。
实施例34
一种锂离子电池，其中，正极材料中，KLi3Fe(C2O4)3为0.6g，导电碳黑为0.3g，聚偏氟乙烯为0.1g，其余物质和组成均与实施例27相同。
实施例35
一种锂离子电池，其中，正极材料中，KLi3Fe(C2O4)3为0.9g，导电碳黑为0.05g，聚偏氟乙烯为0.05g，其余物质和组成均与实施例27相同。
实施例36
一种锂离子电池，其中，正极材料中，KLi3Fe(C2O4)3为0.75g，导电碳黑为0.15g，聚偏氟乙烯为0.1g，其余物质和组成均与实施例27相同。
实施例37
一种锂离子电池，其中，正极材料中，KLi3Fe(C2O4)3为0.85g，导电碳黑为0.1g，聚偏氟乙烯为0.05g，其余物质和组成均与实施例27相同。
实施例38
一种锂离子电池，其中，正极材料中，KLi3Fe(C2O4)3为0.5g，导电碳黑为0.35g，聚偏氟乙烯为0.15g，其余物质和组成均与实施例27相同。
实施例39
一种锂离子电池，其中，正极材料中，KLi3Fe(C2O4)3为0.95g，导电碳黑为0.03g，聚偏氟乙烯为0.02g，其余物质和组成均与实施例27相同。
对比例3
一种锂离子电池，其中，采用LiMn2O4代替KLi3Fe(C2O4)3作为正极活性材料，其余物质和组成均与实施例27相同。
对比例4
一种锂离子电池，其中，采用LiCoO2代替KLi3Fe(C2O4)3作为正极活性材料，其余物质和组成均与实施例27相同。
实施例40
一种锂离子全电池，其中，正极材料为0.3g球磨后的KLi3Fe(C2O4)3晶体粉末、0.5gFeSO4F、0.15g导电碳黑和0.05g聚偏氟乙烯，其余物质和组成均与实施例27相同。
实施例41
一种锂离子全电池，其中，正极材料为0.1g球磨后的KLi3Fe(C2O4)3晶体粉末、0.5gFeSO4F、0.25g导电碳黑和0.15g聚偏氟乙烯，其余物质和组成均与实施例27相同。
实施例42
一种锂离子全电池，其中，正极材料为0.2g球磨后的KLi3Fe(C2O4)3晶体粉末、0.7gFeSO4F、0.05g导电碳黑和0.05g聚偏氟乙烯，其余物质和组成均与实施例27相同。
实施例43
一种锂离子全电池，其中，正极材料为0.2g球磨后的KLi3Fe(C2O4)3晶体粉末、0.6gFeSO4F、0.15g导电碳黑和0.05g聚偏氟乙烯，其余物质和组成均与实施例27相同。
实施例44
一种锂离子全电池，其中，正极材料为0.4g球磨后的KLi3Fe(C2O4)3晶体粉末、0.4gFeSO4F、0.15g导电碳黑和0.05g聚偏氟乙烯，其余物质和组成均与实施例27相同。
实施例45
一种锂离子全电池，其中，正极材料为0.6g球磨后的KLi3Fe(C2O4)3晶体粉末、0.2gFeSO4F、0.15g导电碳黑和0.05g聚偏氟乙烯，其余物质和组成均与实施例27相同。
对比例5
一种锂离子全电池，其中，正极材料为0.8g FeSO4F、0.15g导电碳黑和0.05g聚偏氟乙烯，其余物质和组成均与实施例27相同。
试验例1
将实施例1-11制备得到的KLi3Fe(C2O4)3晶体颗粒分别进行XRD测试，结果显示实施例1-11均制备得到了KLi3Fe(C2O4)3晶体颗粒的晶型均能够与KLi3Fe(C2O4)3晶型吻合，其中实施例1-5制备得到的产物中的衍射峰与KLi3Fe(C2O4)3晶型匹配度更高，杂峰较少，而实施例6-11制备得到的产物的衍射峰也能够与KLi3Fe(C2O4)3晶型匹配，但是其杂峰较多，这说明实施例1-5制备得到的KLi3Fe(C2O4)3晶体颗粒中杂质更少。
图1为实施例1制备得到的KLi3Fe(C2O4)3晶体颗粒的XRD与标准KLi3Fe(C2O4)3晶体的衍射对照图，其中，实验值衍射线代表实施例1的衍射谱图，理论值衍射线代表标准KLi3Fe(C2O4)3晶体的衍射谱图。从图1可以看出，实施例1制备得到的产物的XRD谱图与标准KLi3Fe(C2O4)3晶体的XRD谱图完全吻合，且基本没有杂峰出现，这说明实施1制备得到了纯度很高的KLi3Fe(C2O4)3晶体颗粒。
试验例2
将实施例1制备得到的KLi3Fe(C2O4)3晶体颗粒在光学显微镜下观察并拍照，如图2所示，从图2可以看出，实施例1制备得到的KLi3Fe(C2O4)3晶体颗粒粒径大小均匀，具有明显的晶体结构。
试验例3
分别测定实施例1-11制备得到的产物中KLi3Fe(C2O4)3的产率。以铁完全转化为目标产物为理论计算得到的产品质量，产率＝实验得到的产品质量/理论计算得到的产品质量。结果如表1所示。
表1实施例1-11制备得到的KLi3Fe(C2O4)3产率数据表
产率(％)
实施例1 99
实施例2 91
实施例3 82
实施例4 95
实施例5 88
实施例6 18
实施例7 10
实施例8 15
实施例9 28
实施例10 12
实施例11 31
从表1中实施例1-5和实施例6-11的对比可以看出，在制备KLi3Fe(C2O4)3时，钾盐、锂盐、二价铁盐和草酸摩尔比为(1-2)：(1-4)：(1-2)：(2-5)时，所得的KLi3Fe(C2O4)3的产率更高。
试验例4
将实施例12提供的钾离子半电池进行恒流充放电性能测试，结果如图3所示。其中，测试条件为：
1、标准充电：
环境温度25±2℃
恒流充电
恒定电流：2C，保护条件：截止电压≥4.5V
静置60分钟
2、标准放电：
环境温度25±2℃
恒流放电
恒定电流：2C，保护条件：截止电压≤1.5V
静置60分钟
从图3可以看出，实施例12提供的钾离子半电池具有优异的循环稳定性。
试验例5
将实施例13-25和对比例1-2提供的钾离子全电池进行容量和循环稳定性测试，结果如表2所示。其中，充电截止电压为4.5V，放电截止电压为1.5V，充放电电流为100mA/g。
表2钾离子全电池电化学性能数据表
Figure BDA0001914282190000271
从表2中实施例13-23和对比例1-2的对比可以看出，实施例13-23提供的钾离子电池比容量均高于120mAh/g，首次库伦效率均高于75％，循环100次容量保持率均高于75％，这说明实施例13-23提供的钾离子电池具有较高的比容量和优异的循环稳定性。
从实施例13-23和实施例24-25的对比可以看出，通过控制电池正极材料中KLi3Fe(C2O4)3为60-90wt％、正极导电剂为5-30wt％和正极粘结剂为5-10wt％，制成的钾离子电池的比容量更高，循环稳定性更好。
试验例6
将实施例27-39和对比例3-4提供的锂离子全电池进行容量和循环稳定性测试，结果如表3所示。其中，充电截止电压为4.5V，放电截止电压为1.5V。充放电电流为100mA/g。
表3锂离子全电池电化学性能数据表
Figure BDA0001914282190000281
从表3中实施例27-37和对比例3-4的对比可以看出，实施例27-37提供的锂离子电池的首次放电比容量均不低于105mAh，首次库伦效率不低于75％，循环100次后的容量保持率高于80％，这说明实施例27-37提供的锂离子电池不仅具有较高的首次放电比容量，而且具有优异的循环稳定性。
从实施例27-37和实施例38-39的对比可以看出，实施例27-37提供的锂离子电池的首次放电比容量、首次库伦效率和循环100次后的容量保持率均显著高于实施例38-39，这说明本发明提供的锂离子电池，当其正极材料中，KLi3Fe(C2O4)3为60-90wt％、正极导电剂为5-30wt％和正极粘结剂为5-10wt％，制成的锂离子电池的比容量更高，循环稳定性更好。
试验例7
将实施例40-45和对比例5提供的锂离子全电池进行容量和循环稳定性测试，结果如表4所示。其中，充电截止电压为4.5V，放电截止电压为1.5V。充放电电流为100mA/g。
表4锂离子全电池电化学性能数据表
Figure BDA0001914282190000291
从表4中实施例40-45和对比例5的对比可以看出，通过在锂离子全电池的正极材料中加入KLi3Fe(C2O4)3与FeSO4F相互协同作为正极活性材料使用，能够显著提高锂离子电池的首次放电比容量。
从表4中实施例40-43和实施例44-45的对比可以看出，当锂离子电池正极材料中，缺锂正极活性材料为40-60wt％、KLi3Fe(C2O4)3为10-30wt％、正极导电剂为5-30wt％和正极粘结剂为5-10wt％时，制成的锂离子电池的首次放电比容量更高，循环稳定性更好。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种KLi3Fe(C2O4)3的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
使钾源、锂源、铁源和草酸源发生溶剂热反应，得到KLi3Fe(C2O4)3；
优选地，溶剂热反应的温度为150-250℃，优选为200℃；
优选地，溶剂热反应时间为4-96h，优选为48h；
优选地，钾源、锂源、铁源和草酸源的摩尔比为(1-2)：(1-4)：(1-2)：(2-5)，优选为(1-1.5)：(1.8-2.2)：(1-1.5)：(3-5)；
优选地，所述溶剂热反应的溶剂为水、醇类、酮类或吡啶类中的至少一种，优选为水；
优选地，钾源、锂源、铁源、草酸源和水的摩尔比为(1-2)：(1-4)：(1-2)：(2-5)：(10-500)，优选为(1-1.5)：(1.8-2.2)：(1-1.5)：(3-5)：(10-200)；
优选地，所述钾源选自KI、KCl、KF、K2SO4、KNO3、KBr、KNO3、KSCN、KOCN、K2WO4、K2IrCl6、K2MoO4、K2CrO4、K4FeC6N6、K3FeC6N6、K3PO4、K2S2O7、K2S2O5、KH3C4O8、K2Cr2O7、KHF2、K2PtCl6、K2SnO3、K4P2O7、K2HPO4、KH2PO4、K3PO4、K2OsO4、K2TeO3、KHCO3、KBH4、KBF4、KHSO4、KClO4、KIO3、KIO4、KBrO3、KHC2O4、KNO2、K2CO3、KHI2O6、K2S2O5、K4P2O7、KOH、K2SO3、K2B4O7、K2S2O8、甲酸钾、油酸钾、丙酸钾、甲醇钾、甲基丙二酸钾、乙酸钾、柠檬酸钾、柠檬酸二氢钾、酒石酸钾及上述物质的水合物中的至少一种，优选为K2CO3；
优选地，所述锂源选自Li2CO3、LiOH、LiBO2、Li2MoO4、Li2SO4、LiBF4、Li3PO4、Li2CuCl4、Li2B4O7、C2O4Li2、Li2CrO4、CF3SO3Li及上述物质的水合物中至少一种，优选为Li2CO3；
优选地，所述铁源选自单质Fe、Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)2、Fe(OH)3、FeF2、FeF3、FeCl2、FeCl3、FeBr2、FeBr3、(HCOO)2Fe、(HCOO)3Fe、(CH3COO)2Fe、Fe(NO3)2、Fe(NO3)3、FeSO4、Fe2(SO4)3、Fe(C5H7O2)3、FeC2O4、Fe2(C2O4)3Fe4[Fe(CN)6]3、K4Fe(CN)6、KFe2(CN)6、Na4Fe(CN)6及上述物质的水合物中的至少一种，优选为FeCl2·2H2O；
优选地，所述草酸源选自草酸、草酸钠、草酸氢钠、草酸钾、草酸氢钾、草酸铵和草酸氢铵中的至少一种，优选为草酸。
2.根据权利要求1所述制备方法得到的KLi3Fe(C2O4)3。
3.KLi3Fe(C2O4)3在电池正极活性材料中的应用。
4.一种电池正极活性材料，其特征在于，包括KLi3Fe(C2O4)3。
5.一种电池正极材料，其特征在于，包括权利要求4所述的电池正极活性材料；
优选地，所述电池正极材料包括KLi3Fe(C2O4)3、正极导电剂和正极粘结剂；
优选地，所述电池正极材料包括KLi3Fe(C2O4)360-90wt％、正极导电剂5-30wt％和正极粘结剂5-10wt％；
优选地，所述电池正极材料包括缺锂正极活性材料、KLi3Fe(C2O4)3、正极导电剂和正极粘结剂；
优选地，所述电池正极材料包括缺锂正极活性材料40-60wt％、KLi3Fe(C2O4)310-30wt％、正极导电剂5-30wt％和正极粘结剂5-10wt％；
优选地，所述缺锂正极活性材料选自FeSO4F和/或FePO4；
优选地，所述正极导电剂选自导电碳黑、导电碳球、导电石墨、碳纳米管、导电碳纤维、石墨烯和还原氧化石墨烯中的至少一种；
优选地，所述正极粘结剂选自聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、丁苯橡胶和聚烯烃中的至少一种。
6.一种钾离子电池，其特征在于，包括权利要求4所述的电池正极活性材料或权利要求5所述的电池正极材料；
优选地，所述钾离子电池包括正极、负极、隔膜和电解液，所述正极包括正极材料和正极集流体，其中，所述正极材料为权利要求5所述的电池正极材料；
优选地，所述正极集流体选自铝、铜、铁、锡、锌、镍、钛、锰、铅、锑、镉、金、铋，锗中的一种或上述至少两种金属的合金或上述至少两种金属的复合材料，优选为铝；
优选地，所述负极包括负极材料和负极集流体，所述负极材料包括负极活性材料、负极导电剂和负极粘结剂；
优选地，所述负极材料包括负极活性材料60-90wt％，负极导电剂5-30wt％和负极粘结剂5-10wt％；
优选地，所述负极活性材料选自碳材料、金属单质、金属合金、硫化物、氮化物、氧化物或碳化物等材料的至少一种；
优选地，所述负极导电剂选自导电碳黑、导电碳球、导电石墨、碳纳米管、导电碳纤维、石墨烯或还原氧化石墨烯中的至少一种；
优选地，所述负极粘结剂选自聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、丁苯橡胶和聚烯烃中的至少一种；
优选地，所述负极集流体选自铝、铜、铁、锡、锌、镍、钛、锰、铅、锑、镉、金、铋，锗中的一种或上述至少两种金属的合金或上述至少两种金属的复合材料，优选为铝；
优选地，所述隔膜选自多孔聚丙烯薄膜、多孔聚乙烯薄膜、多孔复合聚合物薄膜、玻璃纤维纸或多孔陶瓷隔膜中的至少一种；
优选地，所述电解液包括电解质和电解液溶剂，所述电解质为钾盐，所述电解液溶剂为有机溶剂；
优选地，所述电解液中，钾盐的浓度为0.1-10mol/L；
优选地，所述钾盐选自六氟磷酸钾、氯化钾、氟化钾、硫酸钾、碳酸钾、磷酸钾、硝酸钾、二氟草酸硼酸钾、焦磷酸钾、十二烷基苯磺酸钾、十二烷基硫酸钾、柠檬酸三钾、偏硼酸钾、硼酸钾、钼酸钾、钨酸钾、溴化钾、亚硝酸钾、碘酸钾、碘化钾、硅酸钾、木质素磺酸钾、草酸钾、铝酸钾、甲基磺酸钾、醋酸钾、重铬酸钾、六氟砷酸钾、四氟硼酸钾、高氯酸钾、三氟甲烷磺酰亚胺钾、KCF3SO3、KN(SO2CF3)2中的至少一种，优选为六氟磷酸钾；
优选地，所述有机溶剂选自酯类溶剂、砜类溶剂、醚类溶剂、腈类溶剂或离子液体中的至少一种；
优选地，所述有机溶剂选自碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、N,N-二甲基乙酰胺、氟代碳酸乙烯酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、乙酸乙酯、γ-丁内酯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧环戊烷、4-甲基-1,3-二氧环戊烷、二甲氧甲烷、1,2-二甲氧丙烷、三乙二醇二甲醚、二甲基砜、二甲醚、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯脂、亚硫酸二甲脂、亚硫酸二乙脂、冠醚、1-乙基-3-甲基咪唑-六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑-四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑-双三氟甲基磺酰亚胺盐、1-丙基-3-甲基咪唑-六氟磷酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑-四氟硼酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑-双三氟甲基磺酰亚胺盐、1-丁基-1-甲基咪唑-六氟磷酸盐、1-丁基-1-甲基咪唑-四氟硼酸盐、1-丁基-1-甲基咪唑-双三氟甲基磺酰亚胺盐、N-丁基-N-甲基吡咯烷-双三氟甲基磺酰亚胺盐、1-丁基-1-甲基吡咯烷-双三氟甲基磺酰亚胺盐、N-甲基-N-丙基吡咯烷-双三氟甲基磺酰亚胺盐、N-甲,丙基哌啶-双三氟甲基磺酰亚胺盐、N-甲,丁基哌啶-双三氟甲基磺酰亚胺盐中的至少一种；
优选地，所述电解液还包括添加剂；
优选地，所述电解液中，添加剂的添加量为0.1-20wt％；
优选地，所述添加剂选自酯类添加剂、砜类添加剂、醚类添加剂、腈类添加剂或烯烃类添加剂中的至少一种；
优选地，所述添加剂选自氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、硫酸亚乙酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、二甲基亚硫酸酯、二乙基亚硫酸酯、亚硫酸亚乙酯、氯代甲酸甲脂、二甲基亚砜、苯甲醚、乙酰胺、二氮杂苯、间二氮杂苯、冠醚12-冠-4、冠醚18-冠-6、4-氟苯甲醚、氟代链状醚、二氟代甲基碳酸乙烯酯、三氟代甲基碳酸乙烯酯、氯代碳酸乙烯酯、溴代碳酸乙烯酯、三氟乙基膦酸、溴代丁内酯、氟代乙酸基乙烷、磷酸酯、亚磷酸酯、磷腈、乙醇胺、碳化二甲胺、环丁基砜、1,3-二氧环戊烷、乙腈、长链烯烃、三氧化二铝、氧化镁、氧化钡、碳酸钠、碳酸钙、二氧化碳、二氧化硫或碳酸锂中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的钾离子电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将正极、负极、隔膜和电解液进行组装，得到钾离子电池；
优选地，所述钾离子电池的制备方法，包括如下步骤：
(a)制备正极：将KLi3Fe(C2O4)3、正极导电剂和正极粘结剂加入正极溶剂中混合均匀，制成正极浆料，然后将正极浆料均匀涂覆于正极集流体表面，干燥后，得到正极；
(b)制备负极：将负极活性材料、负极导电剂和负极粘结剂加入负极溶剂中混合均匀，制成负极浆料，然后将负极浆料均匀涂覆于负极集流体表面，干燥，得到负极；
(c)制备电解液：将钾盐和任选的添加剂加入电解液溶剂中，混合均匀，得到电解液；
(d)将正极、负极、隔膜和电解液进行组装，得到钾离子电池；
优选地，所述正极溶剂为氮甲基吡咯烷酮；
优选地，所述负极溶剂为氮甲基吡咯烷酮。
8.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求4所述的电池正极活性材料或权利要求5所述的电池正极材料；
优选地，所述锂离子电池包括正极、负极、隔膜和电解液，所述正极包括正极材料和正极集流体，其中，所述正极材料为权利要求5或6所述的电池正极材料；
优选地，所述正极集流体选自铝、铜、铁、锡、锌、镍、钛、锰、铅、锑、镉、金、铋，锗中的一种或上述至少两种金属的合金或上述至少两种金属的复合材料，优选为铝；
优选地，所述负极包括负极材料和负极集流体，所述负极材料包括负极活性材料、负极导电剂和负极粘结剂；
优选地，所述负极材料包括负极活性材料60-90wt％，负极导电剂5-30wt％和负极粘结剂5-10wt％；
优选地，所述负极活性材料选自碳材料、金属单质、金属合金、硫化物、氮化物、氧化物或碳化物等材料的至少一种；
优选地，所述负极导电剂选自导电碳黑、导电碳球、导电石墨、碳纳米管、导电碳纤维、石墨烯或还原氧化石墨烯中的至少一种；
优选地，所述负极粘结剂选自聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、丁苯橡胶和聚烯烃中的至少一种；
优选地，所述负极集流体选自铝、铜、铁、锡、锌、镍、钛、锰、铅、锑、镉、金、铋，锗中的一种或上述至少两种金属的合金或上述至少两种金属的复合材料，优选为铝；
优选地，所述隔膜选自多孔聚丙烯薄膜、多孔聚乙烯薄膜、多孔复合聚合物薄膜、玻璃纤维纸或多孔陶瓷隔膜中的至少一种；
优选地，所述电解液包括电解质和电解液溶剂，所述电解质为锂盐，所述电解液溶剂为有机溶剂；
优选地，所述电解液中，锂盐的浓度为0.1-10mol/L；
优选地，所述锂盐选自三氟甲基磺酸锂、二(三氟甲基磺酸)亚胺锂及其衍生物、全氟烷基磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、双草酸硼酸锂、三(邻苯二酚)磷酸锂以及磺化聚磺胺锂盐、LiPF6、LiClO4、LiCoO2、LiBF6、LiAsF6、LiNO3、LiCO3或LiCl的至少一种，优选为六氟磷酸钾；
优选地，所述有机溶剂选自酯类溶剂、砜类溶剂、醚类溶剂、腈类溶剂或离子液体中的至少一种；
优选地，所述有机溶剂选自碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、N,N-二甲基乙酰胺、氟代碳酸乙烯酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、乙酸乙酯、γ-丁内酯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧环戊烷、4-甲基-1,3-二氧环戊烷、二甲氧甲烷、1,2-二甲氧丙烷、三乙二醇二甲醚、二甲基砜、二甲醚、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯脂、亚硫酸二甲脂、亚硫酸二乙脂、冠醚、1-乙基-3-甲基咪唑-六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑-四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑-双三氟甲基磺酰亚胺盐、1-丙基-3-甲基咪唑-六氟磷酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑-四氟硼酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑-双三氟甲基磺酰亚胺盐、1-丁基-1-甲基咪唑-六氟磷酸盐、1-丁基-1-甲基咪唑-四氟硼酸盐、1-丁基-1-甲基咪唑-双三氟甲基磺酰亚胺盐、N-丁基-N-甲基吡咯烷-双三氟甲基磺酰亚胺盐、1-丁基-1-甲基吡咯烷-双三氟甲基磺酰亚胺盐、N-甲基-N-丙基吡咯烷-双三氟甲基磺酰亚胺盐、N-甲,丙基哌啶-双三氟甲基磺酰亚胺盐、N-甲,丁基哌啶-双三氟甲基磺酰亚胺盐中的至少一种；
优选地，所述电解液还包括添加剂；
优选地，所述电解液中，添加剂的添加量为0.1-20wt％；
优选地，所述添加剂选自酯类添加剂、砜类添加剂、醚类添加剂、腈类添加剂或烯烃类添加剂中的至少一种；
优选地，所述添加剂选自氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、硫酸亚乙酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、二甲基亚硫酸酯、二乙基亚硫酸酯、亚硫酸亚乙酯、氯代甲酸甲脂、二甲基亚砜、苯甲醚、乙酰胺、二氮杂苯、间二氮杂苯、冠醚12-冠-4、冠醚18-冠-6、4-氟苯甲醚、氟代链状醚、二氟代甲基碳酸乙烯酯、三氟代甲基碳酸乙烯酯、氯代碳酸乙烯酯、溴代碳酸乙烯酯、三氟乙基膦酸、溴代丁内酯、氟代乙酸基乙烷、磷酸酯、亚磷酸酯、磷腈、乙醇胺、碳化二甲胺、环丁基砜、1,3-二氧环戊烷、乙腈、长链烯烃、三氧化二铝、氧化镁、氧化钡、碳酸钠、碳酸钙、二氧化碳、二氧化硫或碳酸锂中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将正极、负极、隔膜和电解液进行组装，得到锂离子电池；
优选地，所述锂离子电池的制备方法，包括如下步骤：
(a)制备正极：将KLi3Fe(C2O4)3、正极导电剂、正极粘结剂和任选的缺锂正极活性材料加入正极溶剂中混合均匀，制成正极浆料，然后将正极浆料均匀涂覆于正极集流体表面，干燥后，得到正极；
(b)制备负极：将负极活性材料、负极导电剂和负极粘结剂加入负极溶剂中混合均匀，制成负极浆料，然后将负极浆料均匀涂覆于负极集流体表面，干燥，得到负极；
(c)制备电解液：将锂盐和任选的添加剂加入电解液溶剂中，混合均匀，得到电解液；
(d)将正极、负极、隔膜和电解液进行组装，得到钾离子电池；
优选地，所述正极溶剂为氮甲基吡咯烷酮；
优选地，所述负极溶剂为氮甲基吡咯烷酮。
10.一种用电设备，其特征在于，包括权利要求4所述的电池正极活性材料、权利要求5所述的电池正极材料、权利要求6所述的钾离子电池或权利要求8所述的锂离子电池。
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