[发明专利]磷酸铁及磷酸铁复合材料作为负极在钾离子电池中的应用

说明书

本发明涉及磷酸铁及磷酸铁复合材料作为负极材料在钾离子电池中的应用，所述磷酸铁复合材料包括磷酸铁掺杂材料及磷酸铁掺杂材料的包覆材料或磷酸铁包覆材料。所述磷酸铁掺杂材料为KxFePO4、FexM1‑xPO4或KFeMPO4，其中，M为除K之外的其它金属或非金属元素，x＜1。所述磷酸铁包覆材料为N@FePO4，其中，N为包覆在FePO4材料表面的金属或非金属材料。所述磷酸铁掺杂材料的包覆材料为N@KxFePO4、N@FexM1‑xPO4或N@KFeMPO4，其中，N为包覆在KxFePO4、FexM1‑xPO4或KFeMPO4材料表面的金属或是非金属材料。本发明提供的磷酸铁及磷酸铁复合材料具有储存钾离子的功能，然后转变为磷酸铁钾或磷酸铁钾复合材料，磷酸铁钾或磷酸铁钾复合材料再通过脱出钾离子转变为磷酸铁或磷酸铁复合材料，因此具有储存钾离子的功能。

技术领域

本发明属于钾离子电池领域，具体地，涉及磷酸铁及磷酸铁复合材料作为负极在钾离子电池中的应用。

背景技术

近年来，能源危机日益严重，对新型能源的需求日益迫切。研究开发新型可替代能源和节能减排具有重要发展战略意义。而锂离子电池作为一种绿色环保的新能源越来越受到人们的重视。高容量、长寿命、安全性高的新型锂离子电池成为人们追求的目标。

但随着锂资源的逐渐匮乏，锂离子电池逐渐会成为昂贵的产品，在这个背景下，钾离子电池会慢慢增多，其应用领域逐渐扩大。但是钾离子电池中较大的问题是没有可以匹配钾离子电池的负极材料。当前钾离子电池研究较多，却没有合适的负极材料可以匹配，主要由于钾离子直径较大，大于锂离子，锂离子电池的负极材料直接用于钾离子负极时就会非常不稳定，甚至会出现材料迅速劣化，导致电化学性能迅速衰减的特点。

因此，有必要开发一种具有稳定的结构且适用于钾离子电池的负极材料，并可以与钾离子正极匹配组成钾离子全电池。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供磷酸铁及磷酸铁复合材料作为负极材料在钾离子电池中的应用。

本发明提供的磷酸铁及磷酸铁复合材料具有储存钾离子的功能，然后转变为磷酸铁钾或磷酸铁钾复合材料，磷酸铁钾或磷酸铁钾复合材料再通过脱出钾离子转变为磷酸铁或磷酸铁复合材料，因此具有储存钾离子的功能。

本发明的另一目的在于提供一种钾离子电池负极材料。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

磷酸铁及磷酸铁复合材料作为负极材料在钾离子电池中的应用，所述磷酸铁复合材料包括磷酸铁掺杂材料及磷酸铁掺杂材料的包覆材料或磷酸铁包覆材料。

本发明提供的磷酸铁及磷酸铁复合材料具有储存钾离子的功能，然后转变为磷酸铁钾或磷酸铁钾复合材料，磷酸铁钾或磷酸铁钾复合材料再通过脱出钾离子转变为磷酸铁或磷酸铁复合材料，因此具有储存钾离子的功能。现有技术中的磷酸铁或磷酸铁钾均是作为正极材料应用的，本发明首次提出将磷酸铁或磷酸铁复合材料应用在负极材料中，得到的负极材料具有良好的电化学性能。