[发明专利]制备硼化物负极材料的微乳液法及其制备的负极材料

说明书

本发明公开了一种制备硼化物负极材料的微乳液法及其制备的负极材料，该方法包括以下步骤：(1)将可溶性金属盐溶液和用碱或缓冲溶液调节pH值≥8的BH₄^‑的水溶液中的一种以及表面活性剂和助表面活性剂混合，得到微乳液；(2)将可溶性金属盐溶液和用碱或缓冲溶液调节pH值≥8的BH₄^‑的水溶液中的另一种加入到微乳液中，进行搅拌，然后进行固液分离，得到沉淀；(3)将步骤(2)得到的沉淀进行清洗后降温至‑80℃以下，然后进行真空干燥，得到前躯体；(4)将前驱体在惰性气体保护下进行热处理，得到硼化物负极材料。本发明方法制备工艺简单且制备得到的硼化物负极材料具有更好的物理特性及电化学性能。

技术领域

本发明涉及能源材料领域，具体地，涉及一种制备硼化物负极材料的微乳液法(具体为微乳液法结合冷冻-真空干燥法)及其制备的负极材料。

背景技术

由于硼化物作为碱性二次电池负极材料时，可发生多电子的反应，释放出超常的电化学容量，且其在碱性溶液中良好的电化学可逆性能及循环性能使其备受瞩目。当前制备硼化物的方法众多，如化学还原法、球磨法、电弧法、高(低)温固相法等。然而，通过上述方法在合成硼化物的过程中，由于BH₄^-极强的还原性，其能与金属盐瞬间发生反应，会造成合成的大部分硼化物存在粒子尺寸大且不可控、粒度分布宽、颗粒团聚严重、比表面积小等缺点，而且也存在制备工艺复杂、电化学性能有待提高等缺点。

因此，研发一种工艺简单且能够制备出具有更好的物理特性(粒子尺寸小且可控、粒度分布窄、无明显颗粒团聚、比表面积大)及电化学性能的碱性二次电池硼化物负极材料的制备方法，具有重要的现实意义和广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的方法制备工艺复杂，且制备得到的硼化物负极材料粒子尺寸大且不可控、粒度分布宽、颗粒团聚严重、比表面积小、电化学性能有待提高等缺点，提供一种制备硼化物负极材料的微乳液法(具体为微乳液法结合冷冻-真空干燥法)及其制备的负极材料，该方法制备工艺简单，且制备得到的硼化物负极材料具有更好的物理特性(粒子尺 寸小且可控、粒度分布窄、无明显颗粒团聚、比表面积大)及电化学性能。

本发明的发明人在研究中意外发现，采用微乳液(O/W型)法结合冷冻-真空干燥法制备硼化物负极材料，不仅制备工艺简单，而且得到的硼化物具有粒子尺寸小且可控、粒度分布窄、无明显颗粒团聚、分散性良好、比表面积大等优点，且具有良好的电化学可逆性能及循环性能。

因此，为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种制备硼化物负极材料的微乳液法，该方法包括以下步骤：

(1)将可溶性金属盐溶液和用碱或缓冲溶液调节pH值≥8的BH₄^-的水溶液中的一种以及表面活性剂和助表面活性剂混合，得到微乳液；

(2)将可溶性金属盐溶液和用碱或缓冲溶液调节pH值≥8的BH₄^-的水溶液中的另一种加入到微乳液中，进行搅拌，然后进行固液分离，得到沉淀；

(3)将步骤(2)得到的沉淀进行清洗后降温至-80℃以下，然后进行真空干燥，得到前躯体；

(4)将前驱体在惰性气体保护下进行热处理，得到硼化物负极材料。

第二方面，本发明提供了上述方法制备得到的硼化物负极材料。

本发明采用微乳液(O/W型)法结合冷冻-真空干燥法制备得到的硼化物负极材料，具有优异的物理特性(粒子尺寸小且可控、粒度分布窄、无明显颗粒团聚、分散性良好、比表面积大)、电化学可逆性能及循环性能。