一种层状-钙钛矿双相钾离子电池正极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种层状‑钙钛矿双相钾离子电池正极材料及其制备方法和应用，属于新能源材料领域。所述材料的制备方法包括以下步骤：S1、称取适量钾源、锰源、镨(或镧、钆)源于球磨罐中；S2、加入乙醇进行球磨处理，得混合料；S3、将混合料干燥；S4、将所得干燥产物进行热处理，热处理温度为850‑900℃，时间为12‑15h，然后冷却至室温，得到黑色产物；S5、将所得产物进行研磨、过筛、干燥后得到钾离子电池正极材料。本发明专利技术制备方法无需特殊烧结气氛，且仅需通过一次煅烧即可得到层状‑钙钛矿双相正极材料，所制备的正极材料相较于层状单相正极材料具有更好的循环及倍率性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钾离子电池正极材料，尤其是涉及一种层状-钙钛矿双相钾离子电池正极材料及其制备方法和应用。

技术介绍

1、因较高的可逆比容量、较好的循环稳定性、无记忆性等特性，锂离子电池是储能领域中最受关注的便携储能设备，是当前最重要的商用储能系统之一。其中，聚阴离子体系(磷酸铁锂为主)和层状正极体系(三元正极)为当前主流锂离子电池正极材料。然而，源材料的高价位使得锂离子电池的制造成本较高，且可开采锂资源储量有限。因此，寻找锂电池的替代品是当前业内的重要任务之一。

2、当前，因为丰富的钾资源，钾离子电池已被开发作为锂离子电池的低成本替代品。在众多中钾离子电池正极材料中，锰基层状正极(kxmno2，其最稳定结构为x＝0.5)因较高的可逆比容量而得到了广泛的关注。然而，因较大的钾离子半径，该材料在钾离子的嵌入和脱出过程中会发生明显的层滑移(adv.energy mater.2019,9,1900568)，进而表现出缓慢的动力学和明显的体积变化，伴随明显的相变，导致了较差的循环及倍率性能。阻碍层滑移，减少体积变化，抑制相变为当前提高锰基钾离子电池层状正极本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种层状-钙钛矿双相钾离子电池正极材料，其特征在于，所述正极材料的化学通式为K0.5MnO2/AMnO3，A＝Pr、La或Gd；所述正极材料为P相及钙钛矿相的双相复合结构，其中P相为直径1-3微米的层状晶粒，钙钛矿相为晶粒尺寸100-300nm的纳米颗粒，生长在层状晶粒的晶界处，形成了层状-钙钛矿双相结构。

2.权利要求1所述层状-钙钛矿双相复合钾离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述钾源为碳酸钾；所述锰源为三氧化二锰；所述A源为十一氧化六镨、三氧化二镧或三氧化二钆。

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【技术特征摘要】

1.一种层状-钙钛矿双相钾离子电池正极材料，其特征在于，所述正极材料的化学通式为k0.5mno2/amno3，a＝pr、la或gd；所述正极材料为p相及钙钛矿相的双相复合结构，其中p相为直径1-3微米的层状晶粒，钙钛矿相为晶粒尺寸100-300nm的纳米颗粒，生长在层状晶粒的晶界处，形成了层状-钙钛矿双相结构。

2.权利要求1所述层状-钙钛矿双相复合钾离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述钾源为碳酸钾；所述锰源为三氧化二锰；所述a源为十一氧化六镨、三氧化二镧或三氧化二钆。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述球磨处理时，球料比为1：1-2，球磨罐的转速为250-300r/min，球磨的时间为1-2h。

5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗绍华，闫绳学，王庆，林弈成，
申请(专利权)人：东北大学秦皇岛分校，
类型：发明
国别省市：