[发明专利]一种还原态金属氧化物粉体及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种还原态金属氧化物粉体及其制备方法和应用，该制备方法包括以下步骤：S1、将第一金属盐、第二金属盐溶解于溶剂中，得到混合液；S2、将络合剂加入所述混合液中，得到络合溶液；S3、在空气中热处理所述络合溶液得到第一金属氧化物/第二金属氧化物的复合粉体；S4、将所述复合粉体进行热还原处理，得到还原态第一金属氧化物/第二金属氧化物的复合粉体；S5、将步骤S4得到的复合粉体加入刻蚀用酸溶液中，搅拌后得到浑浊液；S6、从所述浑浊液中提取得到还原态金属氧化物粉体。制备的还原态金属氧化物粉体为单分散的单晶，纯度极高，结晶度高，比表面积高，颗粒尺寸均一，表面的氧空位含量高，是理想的聚合物复合电解质陶瓷填料。

技术领域

本发明属于二次电池应用领域，特别是涉及一种还原态金属氧化物粉体及其制备方法和应用。

背景技术

目前商用锂离子电池主要由正极、液态有机电解液和石墨负极组成。液态有机电解液在充电和放电过程中极易产生副反应，导致电池容量不可逆转的衰减。此外，液态有机电解液易燃性和挥发性的缺点，限制锂离子电池应用的安全性和使用寿命。固态锂金属电池具有高安全性、高能量密度、低自放电、耐高温等优点，很好地避免液体电解液带来的副作用，提高了电池的使用寿命和安全性。

固态电解质包括无机固态电解质和聚合物电解质，其中聚合物固体电解质通常是由极性高分子(如聚丙烯腈PAN、聚环氧乙烷PEO、聚偏二氟乙烯PVDF和聚甲基丙烯酸甲酯PMMA)和金属盐络合而成，因其具有高的安全性、力学柔性、粘弹性和易成膜等诸多优点，被认为是下一代高能存储器件中最具潜力的电解质之一。但是，聚合物在室温下的离子电导率极低，一般在10^-6-10^-9S/cm，限制其实际应用。聚合物膜中包含非晶区和晶体区，聚合物电解质中对离子电导发生在非晶区。聚合物电解质室温离子电导率低的重要原因是：聚合物电解质中非晶区含量太少，而结晶区含量太高。通过共混、共聚和交联、添加无机填料等方法可以对聚合物基体进行改性，来提高聚合物电解质的离子电导率。

聚合物电解质中添加金属氧化物陶瓷填料，是提高聚合物电解质离子电导率的有效策略。金属氧化物陶瓷颗粒和聚合物、锂盐之间的相互作用，能够抑制聚合物电解质的结晶，提高聚合物电解质非晶区含量，且能在界面间形成锂离子传输新通道。金属氧化物填料与聚合物和锂盐的相互作用发生于金属氧化物表面，所以金属氧化物的表面物理化学性质对最终制备得到的有机无机复合电解质离子电导率有着重要影响。固相法是合成陶瓷填料的最常见方法，但固相法合成的陶瓷粉体颗粒尺寸大，比表面积小，用作陶瓷填料的改善效果不显著。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种还原态金属氧化物粉体及其制备方法和应用。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种还原态金属氧化物粉体的制备方法，包括以下步骤：

S1、将第一金属盐、第二金属盐溶解于溶剂中，得到混合液，其中，所述第一金属盐中的金属为还原态金属氧化物粉体中所含的金属，所述第二金属盐中的金属是指镁和/或锌；

S2、将络合剂加入所述混合液中，得到络合溶液；

S3、在空气中热处理所述络合溶液得到第一金属氧化物/第二金属氧化物的复合粉体；

S4、将所述复合粉体进行热还原处理，得到还原态第一金属氧化物/第二金属氧化物的复合粉体；

S5、将步骤S4得到的复合粉体加入刻蚀用酸溶液中，搅拌后得到浑浊液；

S6、从所述浑浊液中提取得到还原态金属氧化物粉体。

进一步地：