[发明专利]一种模板合成钙钛矿锂离子电池负极材料及其制备方法

摘要

一种模板合成钙钛矿锂离子电池负极材料及其制备方法，其特征为：该负极材料的组成为La_0.7Li_0.2Cs_0.1Mn_0.8Cu_0.1Cd_0.1O₃，制备过程中利用凝胶的连续孔道结构作为模板，形成颗粒部分互相粘接的连续多孔形貌钙钛矿结构产物；这样的形貌有利于降低晶界阻力；形成连续的电子迁移网络，降低电子迁移阻力；增加与电解液的接触面积并具有一定的结构刚性；进一步通过A位的Li掺杂，增加晶格缺陷，提高锂离子扩散速率并能成为无锂锂离子电池正极材料的对应负极材料；通过Cs掺杂提高颗粒的烧结性；通过B位的Cu，Cd掺杂提高钙钛矿结构的稳定性，最终形成高性能的锂离子电池负极材料。

主权项

1.一种模板合成的钙钛矿锂离子电池负极材料，其特征为：组成为La0.7Li0.2Cs0.1Mn0.8Cu0.1Cd0.1O3，制备过程为将六水合硝酸镧、硝酸锂、硝酸铯、四水合硝酸锰、三水合硝酸铜、四水合硝酸镉按照化学计量式La0.7Li0.2Cs0.1Mn0.8Cu0.1Cd0.1O3的比例混合，加入物质的量为总金属离子物质的量5.0‑10.0倍的柠檬酸并加水搅拌均匀形成总金属离子浓度为1.0‑2.5mol·L‑1的初始水溶液；将6g丙烯酰胺/100mL水量的丙烯酰胺及1gN，N’‑亚甲基双丙烯酰胺/100mL水量的N，N’‑亚甲基双丙烯酰胺与水混合溶解，溶液中丙烯酰胺的物质的量是初始水溶液中总金属离子物质的量的0.5‑1.2倍；使用聚四氟乙烯搅拌桨以1500rpm‑2000rpm的速度搅拌5‑15分钟后将其以5‑10℃/分钟的速度上升到75‑85℃并保持该温度直到成为胶冻状的凝胶；将形成的凝胶在低温高真空度的环境中干燥，该干燥过程采用目前市场上的成品冷冻干燥机，将凝胶放入冷冻干燥机样品盘中启动制冷机，待样品盘上凝胶温度降低到零下45‑零下50℃，开启真空泵提高真空度，待系统内气体压力降低至25‑35Pa，开启隔板温度控制开始脱水干燥，其他操作参数采取机器预设值，待体系内气压稳定干燥结束后，将干燥后的凝胶放入初始水溶液中，静置10‑20分钟，然后以5‑10℃/分钟的速度上升到75‑90℃并在此温度下恒温1‑3小时，然后将其放入80℃‑120℃干燥箱内干燥10‑20小时后放入管式炉中，在空气气氛中以2‑10℃/分钟的速度升温到850‑950℃并在此温度下保持6‑12小时制得该模板合成的钙钛矿锂离子电池负极材料。