本發(fā)明屬于電化學,尤其涉及一種基于mof高熵策略合成的鈉離子電池層狀正極材料的制備方法。
背景技術(shù):
1、鈉離子電池(sib)已成為一種前景廣闊的新能源材料,不僅因其原材料成本低、儲量大,而且相較于最先進的鋰離子電池,sib還具有更高的安全性和優(yōu)越的高/低溫可靠性。o3型材料可以提供更高的比容量,因為初始框架中有足夠的na+儲層,這使得它們與不含鈉的陽極配對時具有吸引力。然而,它們的實際應(yīng)用前景受到兩個關(guān)鍵缺點的限制,即固有的空氣敏感性和na擴散動力學緩慢。當o3材料暴露在空氣中時,一些活性na會從晶格中逸出到表面,伴隨著na缺失相的形成和主體中過渡金屬離子的氧化。因此,尋找一種簡單而通用的策略來解決這一矛盾,并實現(xiàn)空氣靈敏度和動力學的同步改進,對于促進o3型na基層狀氧化物陰極的商業(yè)應(yīng)用至關(guān)重要。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提出了一種基于mof高熵策略合成的鈉離子電池層狀正極材料的制備方法,以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。
2、為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供了一種基于mof高熵策略合成的鈉離子電池層狀正極材料的制備方法,包括:
3、基于金屬-有機框架制備前驅(qū)體,其中,所述前驅(qū)體包括:ni-mofs和ni/mn-mofs;
4、將所述前驅(qū)體與na2co3、mno2、cuo、fe2o3、tio2、mgo進行混合得到混合前驅(qū)體;
5、對所述混合前驅(qū)體進行高溫煅燒得到鈉離子電池層狀正極材料。
6、可選地,制備ni-mofs的過程包括:
7、準備第一原料,所述第一原料包括:ni(no3)2·6h2o、pta和dmf;
8、在室溫條件下向15ml的dmf中加入0.4984g的pta得到第一pta溶液;并在10ml的dmf中加入0.8724g的ni(no3)2·6h2o得到ni(no3)2·6h2o溶液;
9、對所述第一pta溶液和ni(no3)2·6h2o溶液分別進行攪拌后,將攪拌后的第一pta溶液倒入ni(no3)2·6h2o溶液并攪拌得到透明青綠色混合溶液;
10、將所述透明青綠色混合溶液倒入120°的反應(yīng)釜內(nèi)襯中反應(yīng)12小時,待冷卻至室溫得到冷卻混合溶液;
11、對所述冷卻混合溶液進行離心,且離心期間使用無水乙醇反復洗滌離心3次,將洗滌離心后的溶液進行干燥得到ni-mofs。
12、可選地,制備ni/mn-mofs的過程包括:
13、準備第二原料,所述第二原料包括:ni(no)3·6h2o、mn(no)3·4h2o、pta和dmf溶劑;
14、在室溫條件下向30ml的dmf中加入0.996g的pta得到第二pta溶液;并在15ml的dmf中加入0.8724g的ni(no3)2·6h2o和0.753g的mn(no)3·4h2o得到ni/mn混合溶液;
15、對所述第二pta溶液和ni/mn混合溶液分別進行攪拌后,將攪拌后的第二pta溶液倒入ni/mn混合溶液并攪拌得到透明棕褐色混合溶液;
16、將所述透明棕褐色混合溶液倒入120°的反應(yīng)釜內(nèi)襯中反應(yīng)12小時,待冷卻至室溫得到冷卻混合溶液;
17、對所述冷卻混合溶液進行離心,且離心期間使用無水乙醇反復洗滌離心3次,將洗滌離心后的溶液進行干燥得到ni/mn-mofs。
18、可選地,對所述混合前驅(qū)體進行高溫煅燒得到鈉離子電池層狀正極材料,所述鈉離子電池層狀正極材料包括:
19、ni高的nani0.3mn0.3cu0.1fe0.1ti0.1mg0.1o2和
20、ni/mn高的nani0.3mn0.3cu0.1fe0.1ti0.1mg0.1o2。
21、可選地,制備ni高的nani0.3mn0.3cu0.1fe0.1ti0.1mg0.1o2的過程包括:
22、將所述ni-mofs作為鎳源前驅(qū)體;
23、將所述鎳源前驅(qū)體、0.334g的na2co3、0.261g的mno2、0.0795g的cuo、0.0798g的fe2o3、0.0798g的tio2和0.04g的mgo置于瑪瑙研缽中研磨后得到灰色粉末;
24、將所述灰色粉末放入瓷舟,并對灰色粉末進行高溫煅燒得到ni高的nani0.3mn0.3cu0.1fe0.1ti0.1mg0.1o2。
25、可選地,制備ni/mn高的nani0.3mn0.3cu0.1fe0.1ti0.1mg0.1o2的過程包括:
26、將所述ni/mn-mofs作為鎳源和錳源前驅(qū)體;
27、將所述鎳源和錳源前驅(qū)體、0.334g的na2co3、0.0795g的cuo、0.0798g的fe2o3、0.0798g的tio2和0.04g的mgo置于瑪瑙研缽中研磨后得到灰色粉末;
28、將所述灰色粉末放入瓷舟,并對灰色粉末進行高溫煅燒得到ni/mn高的nani0.3mn0.3cu0.1fe0.1ti0.1mg0.1o2。
29、可選地,對灰色粉末進行高溫煅燒的條件包括:
30、以5℃每分鐘的速度升溫到500℃,持續(xù)5h煅燒,繼續(xù)以5℃每分鐘的速度升溫到900℃后,持續(xù)15h煅燒,最后冷卻至室溫。
31、與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有如下優(yōu)點和技術(shù)效果:
32、本發(fā)明先是通過溶劑熱的方法以對苯二甲酸的有機框架為骨架橋連了ni單金屬,ni和mn雙金屬離子,合成了獨特有機框架用于鈉離子電池的電極材料中。之后通過mof原位的高溫煅燒在過程增強結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時提高了電池的對比容量。從而解決了mof材料在循環(huán)中的結(jié)構(gòu)坍塌,增強了材料的電化學性能以及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
1.一種基于mof高熵策略合成的鈉離子電池層狀正極材料的制備方法,其特征在于,包括以下步驟:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于mof高熵策略合成的鈉離子電池層狀正極材料的制備方法,其特征在于,制備ni-mofs的過程包括:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于mof高熵策略合成的鈉離子電池層狀正極材料的制備方法,其特征在于,對所述混合前驅(qū)體進行高溫煅燒得到鈉離子電池層狀正極材料,所述鈉離子電池層狀正極材料包括:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于mof高熵策略合成的鈉離子電池層狀正極材料的制備方法,其特征在于,