[发明专利]一种电场调控选择结晶合成双钙钛矿钾离子电池负极材料及其制备方法

摘要

一种电场调控选择结晶合成双钙钛矿钾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KSc_0.8La_0.1Ba_0.1ZrNbO₆，制备过程中利用在高温固相反应时施加特定方向的电场改变具有晶格缺陷晶体的结晶特性，沿电场方向生长形成柱状外形颗粒；同时柱状外形颗粒表面的非均匀结晶而在表面曲率半径大部位不均匀地粘附烧结助剂而部分粘结成为连续多孔形貌；这样的形貌有利于降低晶界阻力及电子迁移阻力；加快电解液与晶格中的钾离子迁移能力及氧化还原反应的速率；这样的结构还具有一定的结构刚性，为充放电过程中的材料体积变化形成缓冲；进一步通过A位的K和Sc共同占据及Sc位置的La、Ba掺杂而形成高性能的钾离子电池负极材料。

主权项

1.一种电场调控选择结晶合成双钙钛矿钾离子电池负极材料，其特征为：组成为KSc0.8La0.1Ba0.1ZrNbO6；制备方法为将硝酸钡、硝酸钾、六水合硝酸镧、五水合硝酸锆、氧化钪、五氧化二铌按照化学计量式KSc0.8La0.1Ba0.1ZrNbO6放入球磨机中，球磨子与物料的质量比为20∶1，以200‑400转/分钟的速度球磨10‑20小时；将球磨后的物料在管式炉中以2‑10℃/分钟的速度升温到800‑900℃后在管式炉的两端施加一直流电压，电压为600‑900V，在此温度下及电场下保温3‑6小时后随炉冷却至30℃；将冷却后的物料在研钵中研磨5‑15分钟，在聚四氟乙烯搅拌桨以900‑1200rpm的速度持续搅拌下浸入恒温30℃偏硼酸锂饱和溶液中，偏硼酸锂饱和溶液的质量与浸入的冷却后的物料的质量比为10∶1，持续搅拌5‑10分钟后，将恒温温度降低至18‑22℃并持续搅拌5‑15分钟，其后过滤，在120‑160℃的干燥箱中干燥5‑10小时；然后将干燥后的物料在管式炉中以2‑10℃/分钟的速度升温到450‑550℃并在此温度下保温3‑5小时制得该电场调控选择结晶合成双钙钛矿钾离子电池负极材料。