[发明专利]金属单质的制备方法

说明书

本发明提供了一种可嵌入碱金属离子材料的制备方法，包括：将可发生脱去碱金属离子电化学反应的正极材料与电解液混合，得到正极液；将负极材料与电解液混合，得到负极液；所述负极材料为非转化型负极材料或转化型负极材料；将所述正极液与所述负极液组装成碱金属离子全液流电池；调节所述碱金属离子全液流电池的充放电过程至充电状态，使所述正极材料发生脱去碱金属离子的反应，得到可嵌入碱金属离子的正极材料。本申请还提供了一种可嵌入碱金属离子的材料或金属单质的制备方法。本申请以碱金属离子液流电池作为合成手段，以可脱碱金属离子的材料为正极电极材料，得到了可嵌入碱金属离子材料，同时还可利用电化学反应使负极电极材料转化为金属。

技术领域

本发明涉及碱金属离子电池技术领域，尤其涉及可嵌入碱金属离子正极材料或金属单质的制备方法。

背景技术

基于脱嵌碱金属电化学过程合成功能材料是一种新型的制备手段，近几年来受到一定关注，但报道很少。仅美国斯坦福大学崔屹课题组做了少量工作，采用电化学调控法来调节现有催化剂材料的活性位点、电子结构、比表面积等（Adv. Mater. 2018, 30,1800978，Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 8599-8604，Energy Environ. Sci.,2015,8, 1719， Nature Communications,5:4345），但所用电池形式为扣式电池或软包电池，单个电池活性物质质量为毫克或者克级，产量相对较低。

碱金属离子液流电池作为一种新兴电池，结合了液流电池和碱金属离子电池的优点，是一种输出功率和储能容量彼此独立、能量密度大、成本较低的新型绿色可充电电池。碱金属离子液流电池活性物质储存在储能罐中，质量可达百克甚至千克级别，将其作为一种电化学合成手段来制备功能材料将大幅提高材料产率，具有突破性的实际意义，目前尚无任何相关报道。

当采用传统的碱金属离子电池正极材料作为碱金属离子液流电池的正极材料时，采用任意一种碱金属离子电池负极材料作为碱金属离子液流电池的负极材料时，经过充电，正极材料发生脱碱金属反应，所得脱去碱金属离子产物即为可嵌入碱金属离子材料；而负极材料发生嵌入碱金属离子反应，得到嵌入碱金属离子产物。其中以传统负极材料中的转化型负极材料作为负极时，得到金属单质。因此可以利用这一电化学反应合成机理可同时制备得到可嵌碱金属材料或金属单质材料。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种可嵌入碱金属离子和金属单质材料的制备方法。

有鉴于此，本申请提供了一种可嵌入碱金属离子的正极材料的制备方法，包括以下步骤：

A）将可发生脱出碱金属离子电化学反应的正极材料与电解液混合，得到正极液；

将负极材料与电解液混合，得到负极液；所述负极材料为非转化型负极材料或转化型负极材料；

B）将所述正极液与所述负极液组装成碱金属离子全液流电池；

C）调节所述碱金属离子全液流电池的充放电过程至充电状态，使所述正极材料发生脱出碱金属离子反应，得到可嵌入碱金属离子正极材料；

所述负极材料为非转化型负极材料时，得到嵌入产物；

所述负极材料为转化型负极材料时，得到金属单质。

本申请还提供了一种可嵌入碱金属离子正极材料或金属单质的制备方法，包括以下步骤：

A）将正极材料与电解液混合，得到正极液；所述正极材料为可发生脱去电化学反应的材料或转化型材料；

将碱金属作为负极材料；

B）将所述正极液与所述负极材料组装成碱金属离子半液流电池；