【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电极材料，更具体地，涉及一种部分无序结构的氧化物电极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、作为能源革命的关键支撑技术，锂离子电池凭借能量密度高、使用寿命长以及无记忆效应等特点，在未来可再生能源大规模介入、多能互补耦合利用、只能能源网络建设、交通电动化等领域表现出巨大的应用潜力，但同时也对其能量密度提出了更高要求。当前锂离子电池能量密度主要受限于正极材料。其中，富锂阳离子无序岩盐结构正极基于阴阳离子氧化还原耦合的电荷补偿机制，具有高的比容量（250mah/g）。然而，无序岩盐结构材料中，锂离子依赖0-tm通道渗流，致使其倍率性能欠佳，限制了其商业化应用。具有相同阴离子骨架的尖晶石结构正极材料具有三维的锂渗透通道，这种独特的离子扩散通道使得尖晶石结构正极具有更快的充放电特性。然而，尖晶石结构正极材料理论容量较低，难以应对未来应用场景对高容量正极的需求。
2、现有常规技术手段如掺杂、包覆等可对富锂阳离子无序岩盐结构正极及尖晶石结构正极材料某一方面问题进行改性，但对于综合性能改善有所欠缺，归根结底在于组成及结构条件限制。两种结构氧化物正极材料具有各自优缺点，通过整合两种结构氧化物组成空间获得部分无序结构氧化物以突破氧化物结构限制，以达到取长补短的效果，对于获得综合性能优异的氧化物正极材料具有重要意义。
技术实现思路
1、基于现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种部分无序结构的氧化物电极材料，该氧化物电极材料晶体结构兼具无序岩盐结构（fm-3m空间点群
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
3、一种部分无序结构的氧化物电极材料，其结构式为：lia-mmnbticodf2-d，其中，1≤a-m≤1.5，0≤b≤1，0≤c≤1，0≤d≤2，0＜m＜0.3且a+b+c＜2；所述氧化物电极材料晶体兼具无序岩盐结构和有序尖晶石结构。
4、本专利技术还提供了上述的部分无序结构的氧化物电极材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
5、s1、将化学计量的锰源、钛源、锂源和氟源混合均匀，得到物料a；
6、s2、将所述物料a在惰性气氛下煅烧，降温至室温，得到产物a；
7、s3、将所述产物a与酸溶液混合，洗涤、分离、干燥，得到物料b；
8、s4、将所述物料b在惰性气氛下二次煅烧，冷却至室温，得到所述氧化物电极材料。
9、在一些实施方式中，步骤s1中，将原料混合后，加入适量挥发性有机溶剂制成浆料，球磨均匀，球料比为10-20：1；球磨转速为500-800r/min。
10、在一些实施方式中，所述有机溶剂包括但不限于乙醇、丙酮、异丙醇等。
11、在一些实施方式中，步骤s1中，球磨时间为8-12h。
12、在一些实施方式中，步骤s1中，球磨后，在60-80℃下干燥。
13、在一些实施方式中，步骤s2中，煅烧温度为900-1100℃，煅烧时间为12-18h。
14、在一些实施方式中，步骤s2中，升温速率为3-5℃/min。
15、在一些实施方式中，步骤s2中，降温速率为1-20℃/min。
16、在一些实施方式中，步骤s3中，所述酸溶液的浓度为0.01-1mol/l；所述酸溶液包括有机酸和/或无机酸，具体地，包括但不限于硝酸、硫酸、盐酸、醋酸、乙酸中的至少一种；酸溶液处理时间为0-8h（处理时间＞0）。
17、在一些实施方式中，步骤s4中，二次煅烧温度为500-700℃；煅烧时间为1-6h。
18、在一些实施方式中，步骤s4中，二次煅烧的升温速率为3-5℃/min。
19、在一些实施方式中，步骤s2和步骤s4中的惰性气氛分别独立地包括氮气气氛或氩气气氛，纯度≥99.99%。
20、在一些实施方式中，所述锂源包括但不限于碳酸锂、氧化锂、氢氧化锂、氯化锂、硝酸锂、醋酸锂等锂的氧化物和/或化合物。
21、在一些实施方式中，所述锰源包括锰的氧化物、氯化盐、硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐、醋酸盐等中的至少一种；具体地，包括但不限于三氧化二锰等。
22、在一些实施方式中，所述钛源包括钛的氧化物、氯化盐、硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐、醋酸盐等中的至少一种；具体地，包括但不限于二氧化钛等。
23、在一些实施方式中，所述氟源包括氟化锰，氟化钛，氟化锂以及有机氟源等中的至少一种；具体地，包括但不限于氟化锂等。
24、本专利技术还提供了一种正极活性材料，该正极活性材料包括上述的氧化物电极材料或上述任一实施方式的制备方法制成的氧化物电极材料。
25、本专利技术还提供了一种正极材料，包括上述的正极活性材料。
26、本专利技术还提供了一种电极，包括上述的正极材料。
27、本专利技术还提供了一种电化学储能装置，包括上述的电极。
28、具体地，所述储能装置包括但不限于锂离子电池、锂离子电容器等。
29、相较于现有技术，本专利技术的有益效果如下：
30、本专利技术的氧化物电极材料，其晶体结构兼具无序岩盐结构（fm-3m空间点群）和有序尖晶石结构（fd-3m空间点群），结合了无序岩盐结构和有序尖晶石结构氧化物的优势，具备丰富的异质结构，可表现出超高的比容量和倍率性能以及较高的首次库伦效率和良好的循环性能，具有优异的电化学性能。经检测，本专利技术的氧化物电极材料，首次放电比容量高达292mah/g，首次库伦效率达107.83%。
31、本专利技术的方法，采用空位构筑-离子重排的部分无序结构构造策略，能够连续调整无序度，且方法简便，为氧化物电极材料的应用提供了有利的条件。
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1.一种部分无序结构的氧化物电极材料，其特征在于，其结构式为：Lia-mMnbTicOdF2-d，其中，1≤a-m≤1.5，0≤b≤1，0≤c≤1，0≤d≤2，0＜m＜0.3且a+b+c＜2；所述氧化物电极材料晶体兼具无序岩盐结构和有序尖晶石结构；
2.权利要求1所述的部分无序结构的氧化物电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的部分无序结构的氧化物电极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，煅烧温度为900-1100℃；降温速率为1-20℃/min。
4.根据权利要求2所述的部分无序结构的氧化物电极材料的制备方法，其特征在于，步骤S4中，二次煅烧的温度为500-700℃，煅烧结束后，随炉冷却至室温。
5.根据权利要求2所述的部分无序结构的氧化物电极材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述酸溶液包括有机酸和/或无机酸，浓度为0.01-1mol/L。
6.根据权利要求2所述的部分无序结构的氧化物电极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，将原料混合后，球磨均匀，球料比为10-20：1；球磨
7.一种正极活性材料，其特征在于，包括权利要求1所述的氧化物电极材料或权利要求2-6任一项所述的制备方法得到的氧化物电极材料。
8.一种正极材料，其特征在于，包括权利要求7所述的正极活性材料。
9.一种电极，其特征在于，包括权利要求8所述的正极材料。
10.一种电化学储能装置，其特征在于，包括权利要求9所述的电极。
...【技术特征摘要】
1.一种部分无序结构的氧化物电极材料，其特征在于，其结构式为：lia-mmnbticodf2-d，其中，1≤a-m≤1.5，0≤b≤1，0≤c≤1，0≤d≤2，0＜m＜0.3且a+b+c＜2；所述氧化物电极材料晶体兼具无序岩盐结构和有序尖晶石结构；
2.权利要求1所述的部分无序结构的氧化物电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的部分无序结构的氧化物电极材料的制备方法，其特征在于，步骤s2中，煅烧温度为900-1100℃；降温速率为1-20℃/min。
4.根据权利要求2所述的部分无序结构的氧化物电极材料的制备方法，其特征在于，步骤s4中，二次煅烧的温度为500-700℃，煅烧结束后，随炉冷却至室温。
5.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：纪效波，梅雨，侯红帅，邹国强，邓文韬，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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