[发明专利]一种含有氢离子空位的三元金属氢氧化物及其制备方法和在锌离子电池中的应用

权利要求书

1.一种含有氢离子空位的三元金属氢氧化物，化学组成为Ni_2～3Mn_0.1～1Fe_0.2～0.4(OH)₈(CO₃)_0.5·0.25H₂O，含氢离子空位，为层叠的片状结构，粒径为100～200nm。

2.根据权利要求1所述的含有氢离子空位的三元金属氢氧化物，其特征在于，化学组成为Ni₃Mn_0.7Fe_0.3(OH)₈(CO₃)_0.5·0.25H₂O。

3.权利要求1或2所述含有氢离子空位的三元金属氢氧化物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在通入氧气的条件下，将二价镍可溶性无机盐、二价锰可溶性无机盐和三价铁可溶性无机盐与水、NH₄F、NaOH和Na₂CO₃混合，依次进行沉淀反应和陈化，得到镍锰铁三元金属氢氧化物前驱体；所述二价镍可溶性无机盐中镍元素、二价锰可溶性无机盐中锰元素和三价铁可溶性无机盐中铁元素的摩尔比为(20～30)：(1～10)：(2～4)；

(2)将所述镍锰铁三元金属氢氧化物前驱体制备成浆料涂覆于集流体表面，然后进行干燥，得到电极片；组装电池体系对所述电极片进行循环伏安处理，在所述电极片的集流体表面得到含有氢离子空位的三元金属氢氧化物；所述电池体系以所述电极片为工作电极，以饱和甘汞电极为参比电极，以Pt电极作为对电极，以KOH溶液为电解液。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中二价镍可溶性无机盐包括硝酸镍、硫酸镍、醋酸镍和氯化镍中的一种或几种；所述二价锰可溶性无机盐包括硝酸锰、硫酸锰、醋酸锰和氯化锰中的一种或几种；所述三价铁可溶性无机盐包括硝酸铁、硫酸铁和氯化铁中的一种或几种。

5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中二价镍可溶性无机盐中镍元素、二价锰可溶性无机盐中锰元素和三价铁可溶性无机盐中铁元素的摩尔之和与NH₄F、NaOH和Na₂CO₃的摩尔之比为5：(18～27)：(12～18)：(0.5～1.5)。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中沉淀反应的时间为6～12h，陈化的时间为6～12h。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中浆料的制备方法包括以下步骤：

将所述镍锰铁三元金属氢氧化物前驱体与导电剂、聚偏氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮混合，得到所述浆料；所述镍锰铁三元金属氢氧化物前驱体、导电剂和聚偏氟乙烯的质量比为(65～70)：(15～20)：(5～10)。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中KOH溶液的浓度为0.5～1.5mol/L；所述循环伏安处理的电压区间为0～0.6V，扫速为50～150mV/s，所述循环伏安处理的循环次数为4～10次。

9.权利要求1～2任意一项所述含有氢离子空位的三元金属氢氧化物或权利要求3～8任意一项所述制备方法制备得到的含有氢离子空位的三元金属氢氧化物作为锌离子电池正极材料的应用。

10.一种锌离子电池，其特征在于，包括权利要求9所述的锌离子电池正极材料。