[发明专利]一种复合高铁酸钾正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种复合高铁酸钾正极材料及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)将硅源、高铁酸钾和有机溶剂混合，搅拌后过滤得到预混料；(2)对步骤(1)得到的预混料进行烧结处理得到所述复合高铁酸钾正极材料，本发明所述制备方法采用特定的硅源作为包覆源，再搭配适用其包覆的特定有机液相混合法和鼓氧烧结法，可使硅源与高铁酸钾充分预混，还能够保证高铁酸钾在混合和高温烧结过程中均不会变质，制得正极材料的存储性能和循环性能大大提高。

技术领域

本发明属于正极材料制备技术领域，涉及一种复合高铁酸钾正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

高铁酸钾(K₂FeO₄)是铁的﹢6价态的化合物，由于其3电子的还原特性，可以进行多电子还原，因此可提供较高的阴极容量。目前K₂FeO₄的合成主要采用化学合成方法，利用合成出的K₂FeO₄与Zn电极配对组装成电池，结果显示该电池具有较好的存储与循环性能。

研究发现，使用K₂FeO₄包覆二氧化钛的复合材料(K₂FeO₄/TiO₂)作为正极材料可进一步改善单纯K₂FeO₄作为正极材料时电芯的存储与循环性能，但K₂FeO₄/TiO₂材料的制作成本昂贵。

CN105047876A公开了一种高铁电池复合正极材料的制备方法，其通过在高铁酸钾表面包覆一层导电聚合物，导电聚合物能够阻碍高铁酸钾与电解液的接触，同时增强电极材料的导电性，降低电极中电荷转移电阻，而提高了高铁酸盐正极材料的利用率。

CN103259012A公开了一种三维导电高铁电池K₂FeO₄/C复合正极材料的制备方法。其通过原位共沉淀法，在高铁酸钾结晶过程中，加入表面活性剂及纳米碳材料，使纳米碳材料嵌入高铁酸钾晶体中，形成三维导电的复合材料。

上述方案所述高铁酸钾正极材料存在有循环性能差的问题，严重限制了其在实际中的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合高铁酸钾正极材料及其制备方法和应用，本发明所述复合高铁酸钾正极材料具有存储性能优良、循环寿命长的优势，且制备过程简单，制备成本低廉。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种复合高铁酸钾正极材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将硅源、高铁酸钾和有机溶剂混合，搅拌后过滤得到预混料；

(2)对步骤(1)得到的预混料进行烧结处理得到所述复合高铁酸钾正极材料。

本发明采用特定的硅源作为包覆源，再搭配适用其包覆的特定有机液相混合法和鼓氧烧结法，可使硅源与高铁酸钾充分预混，还能够保证高铁酸钾在混合和高温烧结过程中均不会变质。

优选地，步骤(1)所述硅源包括硅酸四乙酯和/或硅酸四丙酯。

优选地，所述有机溶剂包括醇类溶剂。

优选地，所述醇类溶剂包括甲醇、乙醇或异丙醇中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，步骤(1)所述高铁酸钾的中值粒径D50为10～15μm，例如：10μm、11μm、12μm、13μm、14μm或15μm等。

优选地，所述硅源和高铁酸钾的质量比为(1.5～2):5，例如：1.5:5、1.6:5、1.7:5、1.8:5、1.9:5或2:5等。