本發(fā)明屬于能源材料制備的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及多金屬氧酸鹽/s復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)代的社會，由于化石能源的日漸枯竭，人們要逐漸擺脫對煤、石油、天然氣為主的能源依賴，逐漸開發(fā)太陽能、風(fēng)能和核能等的新能源。隨著人口和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對能源的需求越來越大，越來越多的便攜式電子設(shè)備，例如手機(jī)、相機(jī)和筆記本電腦等，都對體積小、容量大和輕便的小型可充放電能源有越來越大需求。鋰硫電池由于容量和能量密度大(理論容量達(dá)到1672mah/g)，并且遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的鋰離子電池正極材料，引起越來越多的關(guān)注。由于鋰硫電池放電過程中產(chǎn)生多硫化物并穿梭到負(fù)極與負(fù)極反應(yīng)，使得鋰硫電池循環(huán)不穩(wěn)定。因此c/s復(fù)合材料和氧化物/s復(fù)合材料被設(shè)計并運用于鋰硫電池正極材料并限制穿梭效應(yīng)。近年來，催化劑也越來越多的被引入鋰硫電池，加快充放電過程中的動力學(xué)過程。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對鋰硫電池穿梭效應(yīng)和動力學(xué)慢的問題，提供一種多金屬氧酸鹽/s復(fù)合材料及其制備方法，以提高鋰硫電池的容量和循環(huán)穩(wěn)定性。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

一種多金屬氧酸鹽/s復(fù)合材料，其中，所述的多金屬氧酸鹽為：分子式為aa[mbpcxdoe]，其中a為氫離子、堿金屬離子、堿土金屬離子的一種或多種。m為過度金屬銀，鈷，鎳，釕和銅的一種或多種，k為磷,硅和鋁的一種或多種,x為過渡金屬鎢、釩、錳、硅、鐵、鉬、鈮等的一種或多種，a為氫離子、堿金屬離子、堿土金屬離子的一種或多種，a，b，c，d，e均≥1；

多金屬氧酸鹽/s的重量比為1:9-9:1。

所述的一種多金屬氧酸鹽/s復(fù)合材料的用途，其用于電池正極材料。

本發(fā)明的又一技術(shù)方案為：

一種多金屬氧酸鹽/s復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟如下：

第一步，合成一種多金屬氧酸鹽：先把過度金屬m的鹽溶液加入一種含x的多金屬氧酸鹽中，調(diào)節(jié)溫度和ph到合適的范圍，反應(yīng)一段時間后加入鉀鹽析出沉淀，分離獲得需要的多金屬氧酸鹽。

原料分散或溶解在水中；原料包含了含m的鹽、含x的多金屬氧酸鹽；溫度為5-500℃，ph為酸性范圍內(nèi)的某一個值。反應(yīng)時間大于等于3h，分離方法包括過濾或者離心。所述含m的鹽溶液主要是指過度金屬銀，鈷，鎳，釕和銅等的鹽中一種或多種。所述含x的多金屬氧酸鹽是aa[kbxcod]，其中k為磷,硅和鋁的一種或多種，x為過渡金屬鎢、釩、錳、硅、鐵、鉬、鈮等的一種或多種，a為氫離子、堿金屬離子、堿土金屬離子的一種或多種，a，b，c，d均≥1。ph范圍＜7的某一個合適的值。應(yīng)時間大于等于3h，分離方法包括過濾或者離心等常規(guī)的離心方法。

第二步，由第一步獲得的多金屬氧酸鹽和升化硫按照一定的比例研磨充分，密封加熱到120-200℃并保持0.01-10小時，得到金屬氧酸鹽/s復(fù)合材料。多金屬氧酸鹽和升化硫的比例為重量比1:9-9:1

在本發(fā)明中，所述過度金屬m的鹽溶液中過渡金屬包括銀、鈷、鎳、銅和釕的一種或多種。

在本發(fā)明中，含x的多金屬氧酸鹽優(yōu)選為鈉鹽、鉀鹽。

本發(fā)明引入了多金屬氧酸鹽作為鋰硫電池正極的載體材料，這種材料能夠更好的吸附多硫化物減少穿梭效應(yīng)，并且能夠催化氧化多硫化物，使得鋰硫電池具有更高的容量和循環(huán)穩(wěn)定性。

采用上述方案后，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

一、本發(fā)明方法簡單，操作簡便，溫度低，后處理簡單，設(shè)備要求簡單，成本適中，適合大規(guī)模生產(chǎn)；

二、材料穩(wěn)定性好，能夠有效地吸附多硫化物和催化氧化多硫化物；

三、采用本發(fā)明方法合成金屬氧酸鹽/s復(fù)合材料具有容量高，循環(huán)穩(wěn)定性良好的優(yōu)點。

附圖說明

圖1是實施例1制備的多金屬氧酸鹽/s復(fù)合材料和superp/s復(fù)合材料在0.05c下的充放電曲線。

圖2是實施例1制備的多金屬氧酸鹽/s復(fù)合材料和superp/s復(fù)合材料的在0.5c的循環(huán)性能。

圖3是實施例1制備的多金屬氧酸鹽/s復(fù)合材料的倍率性能。

具體實施方式

本發(fā)明合成一種多金屬氧酸鹽，進(jìn)一步合成多金屬氧酸鹽/s復(fù)合材料。

(1)將過渡金屬m的鹽溶解在溶劑中，形成均勻的溶液。加入一種含x的多金屬氧酸鹽中，調(diào)節(jié)溫度和ph到合適的范圍，反應(yīng)一段時間分離獲得需要的多金屬氧酸鹽。

(2)由第一步獲得的多金屬氧酸鹽和升化硫按照一定的比例研磨充分，密封加熱到120-200℃并保持0.01-10小時，得到金屬氧酸鹽/s復(fù)合材料。多金屬氧酸鹽和升化硫的比例1:9-9:1。

實施例1：

5ml硝酸銀水溶液加入到30mlna9[α-pw9o34]·12h2o水溶液中，ph調(diào)到5.0，反應(yīng)3h后加入2.0gkno3過濾分離得到一種多金屬氧化物k3[h3agⁱpw11o39]·12h2o。多金屬氧化物k3[h3agⁱpw11o39]·12h2o氮氣氛保護(hù)中除去結(jié)晶水，然后和升華硫按照質(zhì)量比1:3比例充分研磨后，155攝氏度密封加熱6小時，得到k3[h3agⁱpw11o39]/s復(fù)合材料，該材料的容量(圖1)，循環(huán)(圖2)和倍率(圖3)如圖所示。

實施例2

在15ml硝酸鈷水溶液中緩慢加入一定量的na10[α-siw9o34]·15h2o水溶液中，加熱到70-80℃反應(yīng)0.5h后加入1.0gkcl過濾分離得到一種多金屬氧化物α-k11na1[co4(h2o)2(siw9o34)2]·26h2o。多金屬氧酸鹽α-k11na1[co4(h2o)2(siw9o34)2]·26h2o在氮氣氛保護(hù)中除去結(jié)晶水，然后和升華硫按照質(zhì)量比1:3比例充分研磨后，155攝氏度密封加熱6小時，得到α-k11na1[co4(h2o)2(siw9o34)2]/s復(fù)合材料。

實施例3

在15ml硝酸鎳水溶液中緩慢加入一定量的na10[α-siw9o34]·15h2o水溶液中，加熱到70-80℃反應(yīng)0.5h后加入1.0gkcl過濾分離得到一種多金屬氧酸鹽α-k11na1[ni4(h2o)2(siw9o34)2]·27h2o。多金屬氧酸鹽α-k11na1[ni4(h2o)2(siw9o34)2]·27h2o在氮氣氛保護(hù)中除去結(jié)晶水，然后和升華硫按照質(zhì)量比1:3比例充分研磨后，155攝氏度密封加熱6小時，得到α-k11na1[ni4(h2o)2(siw9o34)2]/s復(fù)合材料。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種多金屬氧酸鹽/S復(fù)合物及其制備方法。所述的多金屬氧酸鹽為：分子式為Aa[MbKcXdOe]。該方法是利用多金屬氧酸鹽和升華硫按照一定的比例研磨，155℃加熱6小時合成多金屬氧酸鹽/S復(fù)合材料。與其他方法相比，本發(fā)明以多金屬氧化物作為鋰硫電池正極材料的載體材料，多金屬氧化物能更好的吸附多硫化物；同時多金屬氧化物可以作為催化劑催化多硫化物。用本發(fā)明的方法制備的金屬氧酸鹽/S復(fù)合材料，具有比容量高、循環(huán)性能穩(wěn)定的特點。

技術(shù)研發(fā)人員：董全峰;鄭明森;范鏡敏;葉建川
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廈門大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2016.12.22
技術(shù)公布日：2017.08.11