[发明专利]一种高熵氧化物及其制备方法和应用

说明书

本发明属于电极材料技术领域，具体涉及一种高熵氧化物及其制备方法和应用。本发明将过渡金属氧化物、氟化锂和碳酸锂混合，经压制成型后进行若干次闪烧处理，得到的产物经液氮降温，得到所述高熵氧化物；所述过渡金属氧化物包括含锰氧化物、含钴氧化物、含铬氧化物、含钛氧化物和含铌氧化物中的至少两种；单次闪烧处理的温度为800～3000℃，保温时间为1～500s。本发明采用闪烧的方式，瞬态高温加热促进多种过渡金属元素快速混合，形成固溶相；瞬态加热和液氮快速温度淬灭“冻结”均匀混合状态，使得材料能够保持所需的小粒径。本发明提供的方法生产周期短，且具有较高的普适性，得到的高熵氧化物尺寸大小均匀，具有优异的电化学性能。

技术领域

本发明属于电极材料技术领域，具体涉及一种高熵氧化物及其制备方法和应用。

背景技术

随着移动电子设备的不断进化、可持续能源供应体系的快速发展，人们对可充电电池的能量密度、功率密度、循环寿命等方面的要求越来越高。

过渡金属氧化物具有较高的理论比容量，但其仍存在体枳变化较大、导电性与锂扩散能力不足等问题，限制了电化学性能的充分发挥。通过向单过渡金属氧化物中进行掺杂以获得多过渡金属氧化物，可以获得优异的电化学活性以及更强的电导率。

传统的多金属氧化物的制备方法主要为高温烧结法，即以多种过渡金属盐为前驱体，通过共沉淀后进行烧结得到高熵氧化物材料。然而，上述方法所需的生产周期较长；且过渡金属盐的种类多，共沉淀难度大，导致尺寸均匀度较差，进而造成电化学性能降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高熵氧化物及其制备方法和应用，本发明提供的方法生产周期短，且得到的高熵氧化物尺寸大小均匀，电化学性能优异。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种高熵氧化物的制备方法，包括以下步骤：

将过渡金属氧化物、氟化锂和碳酸锂混合，经压制成型后进行若干次闪烧处理，得到所述高熵氧化物；

所述过渡金属氧化物包括含锰氧化物、含钴氧化物、含铬氧化物、含钛氧化物和含铌氧化物中的至少两种；

单次闪烧处理的温度为800～3000℃，保温时间为1～500s。

优选的，升温至所述闪烧处理温度的升温速率为50～300℃/s。

优选的，所述闪烧处理在氮气或氩气气氛中进行；

所述闪烧处理在常压下进行；

优选的，所述过渡金属氧化物、氟化锂和碳酸锂的摩尔比为1～100：1～100：1～100。

优选的，所述闪烧处理的次数为1～5次。

优选的，所述混合的方式为球磨；

所述球磨的转速为100～2000rpm，时间为1～100h。

优选的，所述压制的压力为5～30MPa，保压时间为5～8s。

优选的，所述闪烧处理包括：

将所述压制成型得到的成型体置于导电载体上，所述导电载体的两端和电源的正负极连接，通电进行闪烧处理；

所述通电的电流为50～200A。

本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的高熵氧化物。

本发明还提供了上述技术方案所述的高熵氧化物作为正极材料的应用。