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专利号: 202410514492X
申请人: 浙江煌能新能源科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-09-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种可充放循环使用的无极性活性物质的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:(Ⅰ)将草酸和锰源加入混合溶剂中,混合搅拌直至草酸和锰源完全溶解于混合溶剂中,得到前驱体溶液,将所述前驱体溶液转移至水热釜中进行水热反应,反应结束后对反应产物进行抽滤,得到滤饼,对所述滤饼依次进行干燥、粉碎和研磨,得到第一前驱体;将所述第一前驱体、锂源和钛源混合均匀后置于管式炉中,加热至第一温度并保温,进行第一煅烧,随后继续升高至第二温度并保温,进行第二煅烧,所述第二温度为700 800℃,第二煅烧结~束后随炉冷却至室温,得到钛掺杂锰酸锂粉末;

(Ⅱ)将碳源、硼源和溶剂混合均匀,得到包覆前体溶液,将所述钛掺杂锰酸锂粉末、所述包覆前体溶液和造孔剂混合后喷雾干燥得到第二前驱体,所述钛掺杂锰酸锂粉末、所述包覆前体溶液中的碳源以及所述造孔剂的质量比为1:(18 20):(10 12);将所述第二前驱~ ~体置于惰性气氛下进行高温炭化处理,以在所述钛掺杂锰酸锂粉末表面形成硼掺杂多孔碳层,得到包覆锰酸锂粉末,所述高温炭化处理的加热温度为600 700℃,所述高温炭化处理~的保温时间为3 5h;将正硅酸乙酯与乙醇水溶液混合均匀得到混合液,将所述包覆锰酸锂~粉末分散于所述混合液中得到反应液,所述包覆锰酸锂粉末与所述混合液中正硅酸乙酯的质量比为(0.2 0.3):1,对所述反应液进行水浴加热同时滴加氨水,以在所述硼掺杂多孔碳~层上原位生长纳米二氧化硅,随后经过滤、干燥后得到复合包覆锰酸锂粉末;

(Ⅲ)将氟化盐溶解于酸溶液中得到插层液,将钛炭化铝加入所述插层液中,混合均匀得到前体溶液,所述前体溶液经搅拌加热后得到Mxene悬浮液,对所述Mxene悬浮液依次进行超声剥离和高速离心,取离心后的上清液进行冷冻干燥,得到Mxene纳米片,将所述Mxene纳米片在含氧气氛下进行热处理,得到氧化Mxene纳米片;将所述氧化Mxene纳米片和所述复合包覆锰酸锂粉末分散于十六烷基三甲基溴化铵溶液中形成分散液,所述氧化Mxene纳米片、所述复合包覆锰酸锂粉末以及所述十六烷基三甲基溴化铵溶液中十六烷基三甲基溴化铵的质量比为1:(15 25):(8 10);对分散液进行抽滤、洗涤和干燥,得到所述无极性活性~ ~物质。

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(Ⅰ)中,所述锰源为硫酸锰、硝酸锰、氯化锰、乙酸锰中的任意一种或至少两种的组合;

所述草酸和锰源的摩尔比为(4 5):1;

~

所述混合溶剂由体积比为1:(3 4)的聚乙二醇和去离子水组成;

~

所述草酸、锰源和混合溶剂的混合搅拌的时间为1 3h;

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所述前驱体溶液中锰源的浓度为1 2mol/L;

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所述前驱体溶液的水热反应的温度为160 180℃;

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所述前驱体溶液的水热反应的时间为3 5h;

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所述滤饼的干燥温度为80 90℃;

~

所述滤饼的干燥时间为10 15h。

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3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(Ⅰ)中,所述锂源为碳酸锂、氢氧化锂、醋酸锂、草酸锂、磷酸锂、磷酸二氢锂、磷酸氢二锂中的任意一种或至少两种的组合;

所述钛源为偏钛酸、三氯化钛、四氯化钛、二氧化钛中的任意一种或至少两种的组合;

所述第一前驱体中的锰元素、所述锂源中的锂元素和所述钛源中的钛元素的摩尔比为

1:x:(2‑x),其中,1.9≤x<2;

所述第一煅烧过程的升温速率为1 3℃/min;

~

所述第一温度为300 400℃;

~

在所述第一温度下的保温时间为2 4h;

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所述第二煅烧过程的升温速率为2 5℃/min;

~

在所述第二温度下的保温时间为8 10h。

~

4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(Ⅱ)中,所述碳源为葡萄糖、柠檬酸、淀粉、蔗糖中的任意一种或至少两种的组合;

所述硼源为硼酸、偏硼酸、氧化硼中的任意一种或至少两种的组合;

所述溶剂为去离子水、N,N‑二甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的任意一种或至少两种的组合;

所述包覆前体溶液中的碳源的浓度为5 10g/L;

~

所述碳源中的碳元素与所述硼源中的硼元素的摩尔比为1:(0.02 0.03);

~

所述造孔剂为氯化铵、碳酸钙、石蜡中的任意一种或至少两种的组合;

所述喷雾干燥的温度为180 200℃;

~

所述喷雾干燥的进料量为10 20kg/h;

~

所述高温炭化处理的升温速率为8 10℃/min。

~

5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(Ⅱ)中,所述乙醇水溶液中乙醇与去离子水的体积比为1:(3 4);

~

所述正硅酸乙酯与所述乙醇水溶液的体积比为1:(4 5);

~

所述氨水的质量分数为10 20wt%;

~

所述反应液中正硅酸乙酯与所述氨水的体积比为1:(0.2 0.4);

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所述氨水的滴加速度为5 8mL/min;

~

所述水浴加热的温度为50 60℃;

~

所述水浴加热的时间为1 2h。

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6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(Ⅲ)中,所述氟化盐为氟化钠、氟化钾、氟化锂、氟化钙中的任意一种或至少两种的组合;

所述酸溶液为盐酸溶液、硫酸溶液或氢氟酸溶液中的任意一种或至少两种的组合;

所述酸溶液的浓度为5 10mol/L;

~

所述氟化盐与所述酸溶液的混合比例为(0.05 0.1)g:1mL;

~

所述氟化盐与所述酸溶液的混合时间为1 10min;

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所述插层液中氟化盐与所述钛炭化铝的质量比为(1 2):1;

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所述前体溶液的加热温度为30 40℃;

~

所述前体溶液的搅拌时间为12 24h;

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所述超声剥离的超声功率为500 600W;

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所述超声剥离的处理时间为30 60min;

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所述高速离心的转速为3000 4000rpm;

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所述高速离心的时间为1 2h;

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所述冷冻干燥的温度为‑40 ‑30℃;

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所述冷冻干燥的时间为10 12h;

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所述含氧气氛为氩气和氧气的混合气氛;

所述含氧气氛中氩气和氧气的体积比为(10 20):1;

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所述热处理的温度为200 300℃;

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所述热处理的时间为10 15h。

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7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(Ⅲ)中,所述十六烷基三甲基溴化铵溶液的浓度为1 2g/mL;

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所述氧化Mxene纳米片、复合包覆锰酸锂粉末和十六烷基三甲基溴化铵溶液的混合搅拌时间为30 40min。

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8.一种采用权利要求1至7任一项所述的制备方法制备得到的无极性活性物质,其特征在于,所述无极性活性物质包括氧化Mxene纳米片和复合包覆锰酸锂粉末;其中,所述复合包覆锰酸锂粉末由钛掺杂锰酸锂粉末以及包覆于其表面的硼掺杂多孔碳层组成,所述硼掺杂多孔碳层上负载有纳米二氧化硅。

9.一种无极性极片,其特征在于,所述无极性极片包括集流体和位于所述集流体表面的活性物质层,所述活性物质层由涂覆于所述集流体表面的活性浆料经干燥后形成,所述活性浆料包括权利要求8所述的无极性活性物质、导电剂、粘结剂和溶剂。

10.一种包括权利要求9所述的无极性极片的二次电池,其特征在于,所述二次电池包括电芯和壳体,所述电芯包括依次层叠的第一无极性极片、隔膜和第二无极性极片,所述电芯封装于所述壳体内,所述壳体内注入电解液。