一种低嵌锂电位高熵氧化物负极材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种低嵌锂电位高熵氧化物负极材料及其制备方法与应用，其分子式为(Fe<subgt;0.25</subgt;Co<subgt;0.21</subgt;Ni<subgt;0.21</subgt;Mn<subgt;0.21</subgt;Cr<subgt;0.12</subgt;)<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;，晶体结构为立方尖晶石结构，颗粒平均粒径为100～200nm。制备方法包括以下步骤：配料溶解于去离子水中，得到混合金属盐溶液，将混合金属盐溶液、氢氧化钠溶液逐滴加入恒温底液中，搅拌沉淀；将沉淀后的混合液离心取沉淀物，将沉淀物多次洗涤后，鼓风干燥，研磨至细粉，压制为圆片；将圆片1050～1200℃快速热处理30～40s。本发明专利技术通过多种元素的掺杂，提高材料的构型熵，增加了材料的结构稳定性及循环稳定性；铬元素含量控制在合理范畴，促进电极能量密度的提升。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电池材料及其制法与应用，具体为一种低嵌锂电位高熵氧化物负极材料及其制备方法与应用。

技术介绍

1、过渡金属氧化物负极以其丰富的自然资源、较高的理论容量(～1000mah/g)而被认为是锂离子电池市场化负极的重要候选。然而过渡金属氧化物负极材料也存在一些有待解决的问题，包括：(1)循环稳定性较差。在嵌锂过程中，大多数金属氧化物存在巨大的体积膨胀(如三氧化二铬，体积膨胀率超过200％)，从而造成材料的粉化与电极循环容量的衰减。对此，常见的解决策略包括在活性粒子表面包覆碳层、形成低维(一维线状或二维层状)形貌结构等。但这些方法，都存在制备工艺繁琐、不利于大规模推广的缺陷。(2)嵌锂电位较高。例如，对于co基或ni基氧化物，其平均嵌锂电位均大于1.0v，严重制约了电池整体能量密度的提高。目前主要通过元素掺杂实现嵌锂电位的降低。(3)合成过程往往涉及在700～900℃之间进行数小时的热处理，不仅时间周期长、能耗高，而且不容易控制材料粒子粒径，造成粒子过度生长，对材料的循环稳定性和倍率性能产生负面影响。

技术实现思路<本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种低嵌锂电位高熵氧化物负极材料，其特征在于：其分子式为(Fe0.25Co0.21Ni0.21Mn0.21Cr0.12)3O4，晶体结构为立方尖晶石结构，颗粒平均粒径为100～200nm。

2.一种低嵌锂电位高熵氧化物负极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种低嵌锂电位高熵氧化物负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，NiSO4·6H2O、CoSO4·7H2O、Fe2(SO4)3、MnSO4·H2O、Cr2(SO4)3·6H2O晶体的质量比为3～4:3～4:4～5:2～3:2～3。

4.根据权利要求2所述的一...

【技术特征摘要】

1.一种低嵌锂电位高熵氧化物负极材料，其特征在于：其分子式为(fe0.25co0.21ni0.21mn0.21cr0.12)3o4，晶体结构为立方尖晶石结构，颗粒平均粒径为100～200nm。

2.一种低嵌锂电位高熵氧化物负极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种低嵌锂电位高熵氧化物负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，niso4·6h2o、coso4·7h2o、fe2(so4)3、mnso4·h2o、cr2(so4)3·6h2o晶体的质量比为3～4:3～4:4～5:2～3:2～3。

4.根据权利要求2所述的一种低嵌锂电位高熵氧化物负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，混合金属盐溶液的金属离子的浓度为0.2～0.8mol/l，氢氧化钠溶液浓度为2～4.5mol/l。

5.根据权利要求2所述的一种低嵌锂电位高熵氧化物负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，滴加的...

【专利技术属性】
技术研发人员：周东山，李喻昆，逯凯峰，王晓亮，陈葳，江伟，薛奇，郑严，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：