[发明专利]一种镁离子电池专用复合纳米五氧化二矾的制备方法

说明书

本发明公开了一种镁离子电池专用复合纳米五氧化二矾的制备方法，属于电池材料技术领域。本发明先将改性氧化石墨烯分散于醇类溶剂中，再依次加入脂肪酸和三异丙醇氧钒，加热回流反应4～6h，出料，得混合分散液；再将混合分散液和氯化锡溶液按比例超声分散均匀后，于恒温搅拌状态下，滴加沉淀剂调节pH至弱碱性，继续搅拌反应2～4h后，抽滤，洗涤，干燥，得干燥滤饼；将所得干燥滤饼于惰性气体保护状态下，升温至480～500℃，高温反应后，于空气气氛中退火10～15min，冷却，出料，即得镁离子电池专用复合五氧化二矾粉体。本发明所得镁离子电池专用复合纳米五氧化二矾作为正极时具有优异的电化学性能，电池使用寿命得到了有效延长。

技术领域

本发明公开了一种镁离子电池专用复合纳米五氧化二矾的制备方法，属于电池材料技术领域。

背景技术

目前，可充镁离子电池的研究还处于理论研究阶段，研究重点主要集中在对电池正极材料和电解液体系两方面，对于电池其他部分（如负极、隔膜、集流体等）的研究还鲜有涉及。

作为可充镁离子电池的正极材料，它的要求应该是：（1）比能量高；（2）电极电位要高；（3）充放电反应可逆性好；（4）在电解液中的化学稳定性好，溶解度低（自放电低）；（5）具有较高的电子导电性；（6）资源丰富，价格低廉。

过渡金属硫化物被认为是嵌入材料的原型，人们对镁离子嵌入双层过渡金属硫化物进行了广泛的研究，对此，袁华堂等进行了详尽的综述。Mo的硫化物是最早用于Mg²⁺“嵌入”材料研究的，且用于Li⁺的“嵌入物”也有一些研究工作。Aurbach等发现Mo₃S₄具有Chevrel相结构，是一类很好的正极材料。在这种结构中，镁离子能够可逆地嵌入而且速度较快。在其他的Chevrel化合物中，Mg_xMo₃O₄正极的晶体结构可以认为是Mo₆X₈块的简单堆积。镁原子的嵌入位置在堆积块之间的通道，这些原子间的作用力较弱，可以在无电场的作用下，甚至室温下进行迁移。可见，Chevrel相是较理想的正极材料结构。Aurbach在2000年研制成功可再充Mg/Mg_xMo₃S₄电池。Mg/Mg_xMo₃S₄体系是基于镁有机卤铝盐作电解质，Mg_xMo₃S₄作阴极，在Mg_xMo₃S₄中Mg²⁺离子可以相当快的动力学速度进出。镁有机卤铝盐如Mg(AlCl₃R)₂和Mg(AlCl₂RR′)₂在THF或聚醚溶液中的室温导电性在盐浓度0.3～0.5mol·L^-1时较好，镁在该体系中不形成钝化膜，它的沉积-溶解几乎100%地可逆；另外，溶液在很宽的电压范围（超过2.5V）内都是稳定的,这个范围比以前研究过的任何一种电解质溶液都要宽。Aurbach等最近研究了一种极具潜力的正极材料Cu₂Mo₆S₈。初始制备所得的材料极不稳定，这使得电极的容量急剧减少。通过XRD和XPS研究其机械过渡金属硫化物是迄今为止所发现的能用于Mg二次电池的正极的最好材料。但硫化物本身存在一些缺点：氧化稳定性不太好以及材料的制备要求在无氧条件下进行等。