[发明专利]一种多金属氧酸盐锂离子电池电极材料的制备方法

说明书

一种多金属氧酸盐锂离子电池电极材料的制备方法，将Na[α‑PW₉O₃₄].nH₂O,Ni(NO₃)₂.6H₂O和3‑巯基‑1,2,4‑三氮唑加入到醋酸钠溶液中，向上述溶液中加入乙二胺，在常温下搅拌后转移到反应釜中反应三天。反应结束冷却到室温后，过滤，分别用水和乙醇洗涤各两次，得到绿色的产物，将产物在100℃下真空干燥12小时，得到深绿色的固体粉末。利用该法制备的多金属氧酸盐材料，在0.01V‑3V，50mA/g的电流密度下，首次放电比容量达到926mAh/g；50次循环后放电容量647mAh/g，容量保持率为70%。本发明对合成设备要求低，所合成的多金属氧酸盐材料结构新颖、稳定，是一种新型的锂离子电池电极材料。

技术领域

本发明涉及一种多金属氧酸盐锂离子电池电极材料的制备方法。该多金属氧酸盐合成方法简单，作为锂离子电池负极材料具有良好的容量和循环性，是一种结构新颖、稳定的电极材料。

背景技术

传统化石能源面临着资源短缺和环境污染的问题，发展新能源及新能源技术得到全世界的关注。锂离子电池是近十年来发展最成熟的能源存储技术，目前锂离子电池发已广泛应用于小型电子设备、移动通讯、电动汽车、储能电站、峰谷调峰等。随着国家颁布的一系列政策指出，未来锂离子电池的能量密度将达到300Wh/kg，这点说明了未来锂离子电池仍将是新能源技术领域发展的重点。因此，新的电极体系研发势在必行。当前锂离子电池的能量密度始终没能达到人们的需求，其常用的电极材料都具有不同的优缺点。如LiCoO₂正极材料及三元正极材料的能量密度、循环性能、热稳定性都有待提高，且Co的价格高昂、有毒，环境不友好。LiFePO₄及其聚阴离子衍生物具有较高的循环稳定性和安全性，但是能量密度较低（理论比容量175mAh/g）且低温性能差。尖晶石LiMn₂O₄正极材料及其衍生物，理论比容量更低（145mAh/g）且高温循环稳定性差。因此发展新的电极体系具有理论和实际的双重意义。

锂离子电池负极材料的研究也呈现百花齐放，出现了石墨、硅、氧化物、石墨烯、Li₄Ti₅O₁₂等负极材料。但是商业应用仍以石墨为主，其他的负极材料仍然存在一些致命的缺点。多金属氧酸盐材料是由前过渡金属离子通过氧连接而形成的一类多金属氧簇化合物。多金属氧酸盐的范围主要是高价态的前过渡金属(主要指V、Nb、Ta、Mo、W)，具有形成金属-氧簇阴离子的能力。在这些体系中金属离子之间通过电子传递所产生的相互作用以及它们与桥基、端基配体的相互协调和影响，使它们呈现出许多不同于单核配合物的物理功能、化学性质和生物活性。多酸化合物的合成进入了裁剪和组装快速发展的阶段，大量结构新颖的多酸化合物被合成出来。

近来许多的科研工作者发现多金属氧酸盐材料具有优异的结构新颖和稳定性，同时一些多金属氧酸盐材料具有良好的氧化还原性，能够为锂离子的脱嵌提供通道。多金属氧酸盐氧化还原性主要是因为材料本身具有强氧化性，它是一个多电子体。通过电化学方法或光化学方法多金属氧酸盐可以氧化其它物质，并使自身呈还原状态，而且这种还原状态是可逆的，极易再生。多金属氧酸盐的氧化性决定于其中心杂原子、骨架金属原子及笼外抗衡离子，同时还与其稳定性之间存在着一定的关系。本发明Ni-POM材料具有六方结构，其三维结构形成一维的通道，可供锂离子脱嵌，从而达到充放电性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种多金属氧酸盐锂离子电池电极材料的制备方法，以解决多金属氧酸盐材料在锂离子电池电极领域的应用问题，为锂离子电池电极提供一种结构新颖、稳定的电极材料。

技术方案：

本发明一种多金属氧酸盐锂离子电池电极材料的制备方法，包括主料和溶剂，在反应釜中制取，步骤具体如下：