【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电化学材料领域，具体涉及一种功率型铬氧化物及其制备方法和应用。
技术介绍
1、铬氧化物(cr8o21)作为新型的锂原电池正极材料，具有放电电压平台高(>3.0v，vsli+/li)、在中低倍率下不发生电压滞后等优势，是一种有前景的兼具高比能和高功率的正极材料。
2、然而，铬氧化物的制备工艺还不成熟，铬氧化物的电化学性能(放电比容量和循环性能)受制备条件的影响非常大。目前，为了提高铬氧化物正极的电化学性能，现有研究主要通过调控三氧化铬高温煅烧温度、煅烧时间等材料制备条件，改变铬氧化物结构组成；或者，通过碳包覆等形式提升材料的导电性，抑制cro3容易溶于有机供体溶剂的问题，但仍没有解决铬氧化物存在的放电比容量低、倍率性能低等问题。在实际测试中，现有铬氧化物(cr8o21)放电比容量大多低于400mah/g(0.1c倍率)，电池的倍率性能和循环性能较差。
3、因此，开发高比容量、高倍率性能的cr8o21铬氧化物正极材料具有重要的研究意义及实际应用潜力。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种功率型铬氧化物及其制备方法和应用，本专利技术方法制得的铬氧化物具有高功率特性和高比容量特性，利于高比能和高功率锂原电池的制备，且制备方法简单，适于大规模工业生产和推广应用。
2、为达到上述目的，本专利技术首先提供了一种功率型铬氧化物的制备方法，包括以下步骤：
3、s1，多孔球形三氧化铬的制备：
4、
5、加水溶解所述三氧化铬蒸发组分，得到含铬溶液，将所述含铬溶液加热至80℃～200℃并保温一段时间后，以一定降温速率降温至0～20℃，经低温结晶、过滤后，得到多孔球形三氧化铬；
6、s2，铬氧化物混合物的制备：
7、氧气环境下对步骤s1得到的多孔球形三氧化铬进行第一热处理，得到铬氧化物混合物粉末；
8、s3，功率型铬氧化物的制备：
9、将步骤s2得到的铬氧化物混合物粉末加入到去离子水中，混合液经超声、过滤烘干后，氧气环境下进行第二热处理，经冷却、研磨后，得到功率型铬氧化物；
10、其中，步骤s2中，所述第一热处理采用低温段升温速率低、高温段升温速率高的方式多段升温。
11、优选地，所述第一热处理为：以0.1～1℃/min升温至190℃，再以5～20℃/min升温至250℃～290℃后，保温6h～20h。
12、优选地，所述第二热处理为：以0.5～4℃/min升温至250℃～270℃，保温5h～20h。
13、优选地，步骤s1中，所述一定降温速率为0.5℃/min～20℃/min。
14、优选地，所述重铬酸盐与酸溶液的摩尔质量用比为1：2～1：5。
15、优选地，所述重铬酸盐溶液为重铬酸钠、重铬酸钾中的任意一种或多种的组合；所述酸溶液为浓硝酸、浓硫酸中的任意一种或多种的组合。
16、优选地，步骤s1中，所述含铬溶液的质量浓度为20％～60％。
17、优选地，步骤s3中，所述超声的条件为：40℃～80℃下，超声30min～2h。
18、本专利技术另一方面还提供了一种根据权利要求前面任一项所述的制备方法制备得到的功率型铬氧化物。
19、本专利技术另一方面还提供了前面所述的功率型铬氧化物在制备电极、电池中的应用。
20、相对于现有技术，本专利技术的有益效果至少包括：
21、1、本专利技术通过形貌尺寸和晶相调控联合实现功率型铬氧化物cr8o21材料的制备，协同优化材料离子传输速度、材料组成及晶相完整性，同步提高材料的功率特性和低倍率容量特性，最终有利于制得兼具高比能和高功率的锂原电池。具体包括：
22、(1)本专利技术通过调节低温重结晶速率来调控原材料三氧化铬的颗粒形貌尺寸，构建多孔二次球形颗粒形貌，使得本专利技术制备的铬氧化物cr8o21宏观上为较大颗粒尺寸，从而有利于提高振实密度；同时又兼具其组成单位的较小颗粒尺寸特性，因而有利于提高离子传输速率，最终有利于高比能电极的制备。
23、(2)本专利技术针对三氧化铬的熔点温度比分解温度低导致材料颗粒容易板结的问题，采用低温段慢速升温-高温段快速升温相结合的热处理技术，使得多孔球形形貌在热处理过程中不容易坍塌，抑制三氧化铬原料在加热过程中由于熔融反应导致材料颗粒团聚板结的现象，有效调控产物的颗粒形貌尺寸，从而改善材料的功率特性。
24、(3)本专利技术联合以多步热处理和水洗工艺，显著降低产物中游离态三氧化铬的含量，提高铬氧化物材料组分的纯度和晶相完整性，从而改善材料的容量特性。
25、2、本专利技术提供的功率型铬氧化物cr8o21的制备工艺简单，易于工业化生产，且制备的材料具有优异的电化学性能，具有很好的市场应用前景。
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1.一种功率型铬氧化物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的功率型铬氧化物的制备方法，其特征在于，所述第一热处理为：以0.1～1℃/min升温至190℃，再以5～20℃/min升温至250℃～290℃后，保温6h～20h。
3.如权利要求1所述的功率型铬氧化物的制备方法，其特征在于，所述第二热处理为：以0.5～4℃/min升温至250℃～270℃，保温5h～20h。
4.如权利要求1所述的功率型铬氧化物的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述一定降温速率为0.5℃/min～20℃/min。
5.如权利要求1所述的功率型铬氧化物的制备方法，其特征在于，所述重铬酸盐与酸溶液的摩尔质量用比为1：2～1：5。
6.如权利要求1所述的功率型铬氧化物的制备方法，其特征在于，所述重铬酸盐溶液为重铬酸钠、重铬酸钾中的任意一种或多种的组合；所述酸溶液为浓硝酸、浓硫酸中的任意一种或多种的组合。
7.如权利要求1所述的功率型铬氧化物的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述含铬溶液的质量浓度为20％～60％。
8.如权利要求1所述的功率型铬氧化物的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述超声的条件为：40℃～80℃下，超声30min～2h。
9.一种根据权利要求1-8中任一项所述的制备方法制备得到的功率型铬氧化物。
10.权利要求9所述的功率型铬氧化物在制备电极、电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种功率型铬氧化物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的功率型铬氧化物的制备方法，其特征在于，所述第一热处理为：以0.1～1℃/min升温至190℃，再以5～20℃/min升温至250℃～290℃后，保温6h～20h。
3.如权利要求1所述的功率型铬氧化物的制备方法，其特征在于，所述第二热处理为：以0.5～4℃/min升温至250℃～270℃，保温5h～20h。
4.如权利要求1所述的功率型铬氧化物的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述一定降温速率为0.5℃/min～20℃/min。
5.如权利要求1所述的功率型铬氧化物的制备方法，其特征在于，所述重铬酸盐与酸溶液的摩...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗英，解晶莹，武子辰，杨丞，晏莉琴，马尚德，
申请(专利权)人：上海空间电源研究所，
类型：发明
国别省市：
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