[发明专利]一种氯离子插层的钼掺杂水滑石材料及电池正极材料

说明书

本发明公开一种氯离子插层的钼掺杂水滑石材料及电池正极材料，所述氯离子插层的钼掺杂水滑石材料以下方法所制备：将三种可溶性无机金属盐混合成一定比例，溶解在无水乙醇和去离子水的混合液中，加入尿素作为释氨剂，反应得到钼掺杂双金属氢氧化物前驱体。在弱酸环境下将前驱体与一定浓度的氯化钠溶液混合搅拌，反应结束后用去碳水洗涤至中性干燥后得到层间为氯离子的钼掺杂水滑石。以Mosupgt;6+/supgt;作为一种高价位非三维过渡金属离子来引入丰富的氧空位缺陷，从而改善电子构型、优化电子转移能力和离子吸附能力，提高材料的电导率和氧化还原动力学，改善材料结构稳定性，进而改善电池的初始容量，提高电池长循环稳定性。

技术领域

本发明属于能源技术领域，具体涉及电池电极材料技术领域，特别是一种氯离子插层的钼掺杂水滑石材料及其作为电池正极材料的制备方法。

背景技术

为发展风能、太阳能、潮汐能等环境友好的可持续能源，能源储存是目前研究的关键。当今的能源储存是以锂离子为传质的电池为主，但锂离子电池造价昂贵，安全性差等缺点，促使以Cl^-，F^-为主的阴离子型穿梭电池成为当今电池发展的主流。氯离子电池是以电负性第二强的氯离子为传输介质，在电解质中具有良好的稳定性，在地球上储量丰富；氯离子电池的理论容量为2500Wh L^-1，无枝晶等特点使氯离子电池的可持续发展成为可能。

在超电容或者电催化领域中被广泛报导和应用的NiCo LDH，在CIBs(氯离子电池)中却性能不佳。因此，本发明创新性的运用一步水热的方法合成了钼掺杂的水滑石样品，并通过简单的酸交换方法将其运用于氯离子电池。通过制造空位和丰富的边缘位点的暴露来改善电子构型、优化电子转移能力和离子吸附能力，从而提高氯离子电池应用中的初始容量。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种氯离子插层的钼掺杂水滑石材料及电池正极材料。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种氯离子插层的钼掺杂水滑石材料，其制备方法包括以下步骤：

1)将可溶性金属盐M₁、M₂和M₃均溶解于去离子水和无水乙醇的混合液中，金属离子M₁为Ni²⁺、Mg²⁺或Zn²⁺，M₂为Ni³⁺、Co³⁺、Cr³⁺、Mn³⁺、V³⁺、Fe³⁺或Al³⁺，M₃为Mo⁶⁺，加入尿素配成混合溶液，混合溶液在反应釜中100～150℃保温5～15小时后，冷却到室温；将反应后的混合溶液进行离心、洗涤并干燥后，得到钼掺杂水滑石前驱体粉末；

2)将步骤1)得到钼掺杂水滑石前驱体粉末分散到去离子水中，加入1～5M氯化钠和盐酸，在惰性气体保护下搅拌后，洗涤并干燥，得到氯离子插层的钼掺杂水滑石材料。

本发明中加入盐酸，主要是为了创造酸性环境，也即pH＜7，本领域技术人员能够知晓选择合适的盐酸浓度以及合适的盐酸用量。

优选的，步骤1)中，可溶性金属盐M₁的浓度0.001～1.0mol/L，可溶性金属盐M₁、M₂、M₃的摩尔浓度比为1:3:0.3-1:3:0.01。

优选的，步骤1)中，尿素浓度为0.01～1.0mol/L。

优选的，步骤1)中，用去碳水洗涤三次，60℃真空干燥，得到钼掺杂水滑石前驱体粉末。