[发明专利]一种掺杂硼酸锰镁镁离子电池正极材料的制备方法

说明书

本发明属于电池材料技术领域，具体涉及一种掺杂硼酸锰镁镁离子电池正极材料的制备方法。一种掺杂硼酸锰镁镁离子电池正极材料，由如下成分组成：硝酸镁、硝酸锰、氟化铵、硼酸三甲酯。本发明采用的电池合成材料都是廉价易得的，且成分简单，合成的产物硼酸锰镁纯度较高，是一种新型聚阴离子正极材料，由于硼酸盐具有较低的摩尔质量和较小的充放电前后体积变化率，在理论上该材料具有较高的能量密度和较好的循环性能，而掺杂改性可以提高材料的电子导电率和离子导电率，从而提高材料的电化学性能。本发明的硼酸锰镁能通过强共价键连成的三维网络结构并形成更高配位的由其它金属离子占据的空隙，使得聚阴离子型化合物正极材料具有和其他正极材料不同的晶相结构以及由结构决定的各种突出的性能。

技术领域

本发明属于电池材料技术领域，具体涉及一种掺杂硼酸锰镁镁离子电池正极材料的制备方法。

背景技术

电池与我们的生活息息相关，从早先的镍镉电池到现在的锂离子电池，电池技术正在不断创新发展。目前，锂离子电池在移动电源、家用电器、电动汽车和储能设备等方面得到广泛的应用，但地球上锂储量并不丰富，随着锂离子电池技术的发展，人们对锂元素的需求越来越大，锂在不久的将来面临枯竭的危险。因此，开发价格低廉、环境友好、资源丰富、高安全性能及高能量密度的新可充电池体系成为迫切要求。

镁与锂处在元素周期表对角线位置，根据对角线规则，这两种元素具有许多相似的性质。镁自然资源储量丰富，价格更低廉，对环境无污染，镁离子电池是很有发展前景的高能量密度电池，可望取代锂离子电池成为新一代可充电池体系。但是，目前的镁材料多用于电池负极材料，其作为正极材料的技术有待研究。

针对目前镁电池正极材料的研究技术不成熟，公开号102723479A公开了镁二次电池用正极活性物质及镁二次电池，其能在镁二次电池用途中实现充放电，并且能够谋求高能量密度以及镁二次电池特性的提高。然而这种程度的镁电池是远远不能满足日益复杂的使用环境的。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供一种高能量密度、高循环性能、高导电率的掺杂硼酸锰镁镁离子电池正极材料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种掺杂硼酸锰镁镁离子电池正极材料，由如下成分组成：硝酸镁、硝酸锰、氟化铵、硼酸三甲酯。

本发明采用的电池合成材料都是廉价易得的，且成分简单，合成的产物硼酸锰镁纯度较高，是一种新型聚阴离子正极材料，由于硼酸盐具有较低的摩尔质量和较小的充放电前后体积变化率，在理论上该材料具有较高的能量密度和较好的循环性能，但由于硼酸盐本征固有电子导电率和离子导电率较低，通常在作为镁离子电池正极材料方面电化学性能不佳，但是本发明通过电负性较强的氟离子对硼酸锰镁的晶体进行掺杂改性，可以提高材料的电子导电率和离子导电率，从而提高材料的电化学性能。

一种掺杂硼酸锰镁镁离子电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)前处理：按正极材料的成分称取原料，将硝酸镁、硝酸锰、氟化铵、硼酸三甲酯分别溶解，再分别量取各种溶解液混合，搅拌均匀得混合液；

(2)前驱物制备：向混合液中加入去离子水，搅拌得胶状混合物，再将胶状混合物装入钢罐中，升温反应得胶状沉淀并烘干，然后进行预烧处理得固体混合物，将固体混合物粉碎得前驱物；

(3)后处理：将前驱物与碳源化合物混合，加入分散剂，球磨后烘干，再烧结得电池正极材料。