[发明专利]一种层状聚阴离子正极材料、制备方法、钾离子电池正极、钾离子电池及应用

权利要求书

1.一种层状聚阴离子正极材料，其特征在于，所述层状聚阴离子正极材料的化学式为K₄M₃(SO₄)₂(C₂O₄)₃，其中，M为+2价且可变价的金属元素；所述变价的金属元素M为Fe、Ti、V、Mn、Co、Ni、Cu和Sn中的至少一种；所述层状聚阴离子正极材料为由硫氧四面体、平面状草酸根和金属氧八面体连接的层状材料，所述层状材料中二维层之间具有二维通道，所述二维层内具有一维通道，其中，钾离子能够沿所述一维通道或者/和所述二维通道脱嵌。

2.一种根据权利要求1所述的层状聚阴离子正极材料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

将钾源、金属源、硫酸源、草酸源混合再加入溶剂搅拌混合均匀得到混合物；

将所述混合物进行水热反应，所述水热反应的温度范围140-250℃，所述水热反应的时间至少为24h；

将水热反应后生成的固体物质冷却至室温再经分离洗涤干燥，得到所述层状聚阴离子正极材料；

其中：所述层状聚阴离子正极材料的化学式为K₄M₃(SO₄)₂(C₂O₄)₃，其中，M为+2价且可变价的金属元素。

3.根据权利要求2所述的层状聚阴离子正极材料的制备方法，其特征在于，所述钾源为硫酸钾、乙酸钾、亚硝酸钾、氟硼酸钾、溴化钾、硫酸氢钾、草酸钾、过硫酸氢钾、氢氧化钾、焦硫酸钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、焦亚硫酸钾、焦磷酸钾、硫酸铬钾、酒石酸氢钾、重铬酸钾、邻苯二甲酸氢钾、草酸氢钾、亚硫酸钾、山梨酸钾、氟硅酸钾、磷酸三钾、葡萄糖酸钾、油酸钾中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的层状聚阴离子正极材料的制备方法，其特征在于，所述金属源为金属铁源、金属钛源、金属钒源、金属锰源、金属钴源、金属镍源、金属铜源和金属锡源中的一种或多种。

5.根据权利要求2所述的层状聚阴离子正极材料的制备方法，其特征在于，所述草酸源为草酸、草酸钾、草酸氢钾、草酸铵、草酸二乙酯中的一种或多种。

6.根据权利要求2所述的层状聚阴离子正极材料的制备方法，其特征在于，所述硫酸源为硫酸钾、硫酸亚铁、硫酸、硫酸镍、硫酸锰、硫酸铜、硫酸钒、硫酸钴和硫酸锡中的一种或多种。

7.根据权利要求4所述的层状聚阴离子正极材料的制备方法，其特征在于，所述金属铁源包括硫酸亚铁、乙酸铁、氯化铁、碳酸铁、硝酸铁、乙酰丙酮铁、氟化铁、氯化亚铁、溴化铁、甲酸铁、草酸亚铁及其水合物中的一种或多种。

8.根据权利要求4所述的层状聚阴离子正极材料的制备方法，其特征在于，所述金属钛源包括氟钛酸钾、六氟钛酸、钛酸四丁酯、钛酸四乙酯、钛酸异丙酯、四氯化钛、三氯化钛、二氢化钛、氟钛酸铵、四氟化钛、二氯二茂钛、双(乙酰丙酮基)异丙基钛酸酯及其水合物中的一种或多种。

9.根据权利要求4所述的层状聚阴离子正极材料的制备方法，其特征在于，所述金属钒源包括偏钒酸铵、正钒酸钾、偏钒酸钾、乙酰丙酮钒、乙酰丙酮氧钒、三异丙氧基氧化钒、三丙醇氧化钒、氯化钒及其水合物中的一种或多种。

10.根据权利要求4所述的层状聚阴离子正极材料的制备方法，其特征在于，所述金属锰源包括乙酸锰、氯化锰、碳酸锰、硝酸锰、乙酰丙酮锰、氟化锰、氯化亚锰、溴化锰、甲酸锰、草酸锰及其水合物中的一种或多种。

11.根据权利要求4所述的层状聚阴离子正极材料的制备方法，其特征在于，所述金属钴源包括氢氧化钴、硝酸钴、碳酸钴、乙酸钴、氯化钴、一氧化钴、溴化钴、草酸钴、六氨基氯化钴、四氧化三钴、乙酰丙酮钴及其水合物中的一种或多种。