本發(fā)明涉及一種改性納米級(jí)ThO₂鋰電池正極材料，屬于鋰電池技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

能源問題是當(dāng)代最重要的課題之一，為了充分有效和便捷的利用自然資源，人類發(fā)明了儲(chǔ)能裝置——電池。目前當(dāng)今世上研究最火熱的便是鋰電池。當(dāng)前鋰電池研究的難點(diǎn)就是電池容量還有充放電后容量的保留率。ThO2作為鋰電池的電極材料效果不是太理想，其作為鋰電池的電極材料在200次充放電后，容量保留率都處于30%-50%的較低的水平。

通過制備改性納米級(jí)的ThO2并作為鋰電池的電極材料改進(jìn)電池容量以及容量保留率的問題，與之前的鋰電池相比我制得的ThO2并作為鋰電池的電極材料在電池容量以及容量保留率上都取得明顯改觀。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種改性納米級(jí)ThO₂鋰電池正極材料，改性后的納米ThO2材料作為鋰電池的電極材料在電池容量以及容量保留率上都取得明顯改觀。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種改性納米級(jí)ThO₂鋰電池正極材料，改性的納米級(jí)ThO₂作為鋰電池的正極材料

所述的改性納米級(jí)ThO₂ 制備方法如下：

（1）量取一定量的乙二醇倒入100 mL的燒杯中，稱取一定量的Th（NO3）4·4H2O溶于乙二醇，

（2）在超聲波震蕩儀下超聲2h除去雜質(zhì)，

（3）然后加入一定量的NaAc粉末，在磁力攪拌器下攪拌直至全部溶解，

（4）然后加入一定量的胺熱試劑，磁力攪拌0.5 h，

（5）得到穩(wěn)定透明的溶液，最后轉(zhuǎn)移至100 mL聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，

（6）在200℃氮?dú)夥諊聲r(shí)反應(yīng)16 h，自然冷卻，將得到的黑色產(chǎn)物分別用無(wú)水乙醇和去離子水洗滌2-3次，離心分離，

（7）在微波消解儀下180℃微波3h，

（8）ThO₂納米晶在60℃下真空干燥，得到改性ThO₂納米晶體。

步驟（4）所述的乙二胺（EDA）或者六亞甲基四胺（HMTA）。

本發(fā)明通過工藝以及配方的改變，將制備出來的改性的納米級(jí)ThO2作為鋰電池的正極材料，形成一種全新的結(jié)構(gòu)，具有非常好的充放電后容量保留率。

具體實(shí)施方式

改性納米級(jí)ThO₂鋰電池正極材料制備方法如下：

1．量取一定量的乙二醇倒入100 mL的燒杯中，稱取一定量的Th（NO3）4· 4H2O溶于乙二醇，

2．在超聲波震蕩儀下超聲2h除去雜質(zhì)，

3．然后加入一定量的NaAc粉末，在磁力攪拌器下攪拌直至全部溶解，

4．然后加入一定量的胺熱試劑乙二胺（EDA）或者六亞甲基四胺（HMTA），磁力攪拌0.5 h，

5．得到穩(wěn)定透明的溶液，最后轉(zhuǎn)移至100 mL聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，

6．在200℃氮?dú)夥諊聲r(shí)反應(yīng)16 h。自然冷卻，將得到的黑色產(chǎn)物分別用無(wú)水乙醇和去離子水洗滌2-3次，離心分離，

7．在微波消解儀下180℃微波3h，

8．ThO₂納米晶在60℃下真空干燥一晚。

實(shí)施列1

納米級(jí)晶體制備工藝如下：

1．量取90 mL乙二醇倒入100 mL的燒杯中，稱取一定量的2molTh（NO3）4· 4H2O溶于乙二醇,

2．在超聲波震蕩儀下超聲2h除去雜質(zhì),

3．然后加入0.6 molNaAc粉末，在磁力攪拌器下攪拌直至全部溶解,

4．然后加入2mol的胺熱試劑乙二胺（EDA），磁力攪拌0.5 h,

5．得到穩(wěn)定透明的溶液，最后轉(zhuǎn)移至100 mL聚四氟乙烯反應(yīng)釜中,

6．在200℃氮?dú)夥諊聲r(shí)反應(yīng)16 h。自然冷卻，將得到的黑色產(chǎn)物分別用無(wú)水乙醇和去離子水洗滌2-3次，離心分離,

7．在微波消解儀下180℃微波3h,

8．ThO₂納米晶在60℃真空干燥一晚。

實(shí)施列2

納米級(jí)晶體制備工藝如下：

1．量取90 mL乙二醇倒入100 mL的燒杯中，稱取一定量的4molTh（NO3）4· 4H2O溶于乙二醇,

2．在超聲波震蕩儀下超聲2h除去雜質(zhì),

3．然后加入0.6 molNaAc粉末，在磁力攪拌器下攪拌直至全部溶解,

4．然后加入2mol的胺熱試劑乙二胺（EDA），磁力攪拌0.5 h,

5．得到穩(wěn)定透明的溶液，最后轉(zhuǎn)移至100 mL聚四氟乙烯反應(yīng)釜中,

6．在200℃氮?dú)夥諊聲r(shí)反應(yīng)16 h。自然冷卻，將得到的黑色產(chǎn)物分別用無(wú)水乙醇和去離子水洗滌2-3次，離心分離,

7．在微波消解儀下180℃微波3h,

8．ThO2納米晶在60℃真空干燥一晚。

實(shí)施列3

納米級(jí)晶體制備工藝如下：

1．量取90 mL乙二醇倒入100 mL的燒杯中，稱取一定量的6mol Th（NO3）4· 4H2O溶于乙二醇,

2．在超聲波震蕩儀下超聲2h除去雜質(zhì),

3．然后加入0.6 molNaAc粉末，在磁力攪拌器下攪拌直至全部溶解,

4．然后加入2mol的胺熱試劑乙二胺（EDA），磁力攪拌0.5 h,

5．得到穩(wěn)定透明的溶液，最后轉(zhuǎn)移至100 mL聚四氟乙烯反應(yīng)釜中,

6．在200℃氮?dú)夥諊聲r(shí)反應(yīng)16 h。自然冷卻，將得到的黑色產(chǎn)物分別用無(wú)水乙醇和去離子水洗滌2-3次，離心分離,

7．在微波消解儀下180℃微波3h,

8．ThO2納米晶在60℃真空干燥一晚。

實(shí)施列4

納米級(jí)晶體制備工藝如下：

1．量取90 mL乙二醇倒入100 mL的燒杯中，稱取一定量的2molTh（NO3）4· 4H2O溶于乙二醇,

2．在超聲波震蕩儀下超聲2h除去雜質(zhì),

3．然后加入0.6 molNaAc粉末，在磁力攪拌器下攪拌直至全部溶解,

4．然后加入2mol的胺熱試劑乙二胺（EDA），磁力攪拌0.5 h,

5．得到穩(wěn)定透明的溶液，最后轉(zhuǎn)移至100 mL聚四氟乙烯反應(yīng)釜中,

6．在200℃氦氣氛圍下時(shí)反應(yīng)16 h。自然冷卻，將得到的黑色產(chǎn)物分別用無(wú)水乙醇和去離子水洗滌2-3次，離心分離,

7．在微波消解儀下180℃微波3h,

8．ThO2納米晶在60℃真空干燥一晚,

實(shí)施列5

納米級(jí)晶體制備工藝如下

1．量取90 mL乙二醇倒入100 mL的燒杯中，稱取一定量的4mol Th（NO3）4· 4H2O溶于乙二醇,

2．在超聲波震蕩儀下超聲2h除去雜質(zhì),

3．然后加入0.6 molNaAc粉末，在磁力攪拌器下攪拌直至全部溶解,

4． 然后加入2mol的胺熱試劑乙二胺（EDA），磁力攪拌0.5 h,

5． 得到穩(wěn)定透明的溶液，最后轉(zhuǎn)移至100 mL聚四氟乙烯反應(yīng)釜中,

6．在200℃空氣氛圍下時(shí)反應(yīng)16 h。自然冷卻，將得到的黑色產(chǎn)物分別用無(wú)水乙醇和去離子水洗滌2-3次，離心分離,

7． 在微波消解儀下180℃微波3h,

8．ThO2納米晶在60℃真空干燥一晚。

實(shí)施列6

納米級(jí)晶體制備工藝如下

1． 量取90 mL乙二醇倒入100 mL的燒杯中，稱取一定量的4mol Th（NO3）4· 4H2O溶于乙二醇,

2． 在超聲波震蕩儀下超聲2h除去雜質(zhì),

3． 然后加入0.6 molNaAc粉末，在磁力攪拌器下攪拌直至全部溶解,

4． 然后加入2mol的胺熱試劑乙二胺（EDA），磁力攪拌0.5 h,

5． 得到穩(wěn)定透明的溶液，最后轉(zhuǎn)移至100 mL聚四氟乙烯反應(yīng)釜中,

6．在200℃氬氣氛圍下時(shí)反應(yīng)16 h。自然冷卻，將得到的黑色產(chǎn)物分別用無(wú)水乙醇和去離子水洗滌2-3次，離心分離,

7． 在微波消解儀下180℃微波3h,

8．ThO2納米晶在60℃真空干燥一晚。

實(shí)施列7

納米級(jí)晶體制備工藝如下

1．量取90 mL乙二醇倒入100 mL的燒杯中，稱取一定量的2molTh（NO3）4· 4H2O溶于乙二醇,

2．在超聲波震蕩儀下超聲2h除去雜質(zhì),

3．然后加入0.6 molNaAc粉末，在磁力攪拌器下攪拌直至全部溶解,

4．加入2mol六亞甲基四胺（HMTA），磁力攪拌0.5 h,

5．得到穩(wěn)定透明的溶液，最后轉(zhuǎn)移至100 mL聚四氟乙烯反應(yīng)釜中,

6．在200℃氮?dú)夥諊聲r(shí)反應(yīng)16 h。自然冷卻，將得到的黑色產(chǎn)物分別用無(wú)水乙醇和去離子水洗滌2-3次，離心分離,

7．在微波消解儀下180℃微波3h,

8． ThO₂納米晶在60℃真空干燥一晚。

實(shí)施列8

納米級(jí)晶體制備工藝如下

1．量取90 mL乙二醇倒入100 mL的燒杯中，稱取一定量的4molTh（NO3）4· 4H2O溶于乙二醇,

2．在超聲波震蕩儀下超聲2h除去雜質(zhì)

3．然后加入0.6 molNaAc粉末，在磁力攪拌器下攪拌直至全部溶解,

4．加入2mol六亞甲基四胺（HMTA），磁力攪拌0.5 h,

5．得到穩(wěn)定透明的溶液，最后轉(zhuǎn)移至100 mL聚四氟乙烯反應(yīng)釜中,

6．在200℃氮?dú)夥諊聲r(shí)反應(yīng)16 h。自然冷卻，將得到的黑色產(chǎn)物分別用無(wú)水乙醇和去離子水洗滌2-3次，離心分離,

7．在微波消解儀下180℃微波3h,

8． ThO₂納米晶在60℃真空干燥一晚。

實(shí)施列9

納米級(jí)晶體制備工藝如下

1．量取90 mL乙二醇倒入100 mL的燒杯中，稱取一定量的6molTh（NO3）4· 4H2O溶于乙二醇,

2．在超聲波震蕩儀下超聲2h除去雜質(zhì),

3．然后加入0.6 molNaAc粉末，在磁力攪拌器下攪拌直至全部溶解,

4．加入2mol六亞甲基四胺（HMTA），磁力攪拌0.5 h,

5．得到穩(wěn)定透明的溶液，最后轉(zhuǎn)移至100 mL聚四氟乙烯反應(yīng)釜中,

6．在200℃氮?dú)夥諊聲r(shí)反應(yīng)16 h，自然冷卻，將得到的黑色產(chǎn)物分別用無(wú)水乙醇和去離子水洗滌2-3次，離心分離,

7．在微波消解儀下180℃微波3h,

8．ThO₂納米晶在60℃真空干燥一晚。

對(duì)比例1

納米級(jí)晶體制備工藝如下

1．量取90 mL乙二醇倒入100 mL的燒杯中，稱取2molFeCl3·6H2O溶于乙二醇,

2．在超聲波震蕩儀下超聲2h除去雜質(zhì),

3．然后加入0.6 molNaAc粉末，在磁力攪拌器下攪拌直至全部溶解,

4．然后加入2mol的胺熱試劑乙二胺（EDA），磁力攪拌0.5 h,

5．得到穩(wěn)定透明的溶液，最后轉(zhuǎn)移至100 mL聚四氟乙烯反應(yīng)釜中,

6．在200℃氮?dú)夥諊聲r(shí)反應(yīng)16 h。自然冷卻，將得到的黑色產(chǎn)物分別用無(wú)水乙醇和去離子水洗滌2-3次，離心分離,

7．在微波消解儀下180℃微波3h，

8． Fe3O4納米晶在60℃下真空干燥一晚。

對(duì)比例2

納米級(jí)晶體制備工藝如下

1．量取90 mL乙二醇倒入100 mL的燒杯中，稱取4mol FeCl3·6H2O溶于乙二醇,

2． 在超聲波震蕩儀下超聲2h除去雜質(zhì),

3．然后加入0.6 molNaAc粉末，在磁力攪拌器下攪拌直至全部溶解,

4．然后加入2mol的胺熱試劑乙二胺（EDA），磁力攪拌0.5 h,

5．得到穩(wěn)定透明的溶液，最后轉(zhuǎn)移至100 mL聚四氟乙烯反應(yīng)釜中,

6．在200℃氮?dú)夥諊聲r(shí)反應(yīng)16 h。自然冷卻，將得到的黑色產(chǎn)物分別用無(wú)水乙醇和去離子水洗滌2-3次，離心分離,

7．在微波消解儀下180℃微波3h,

8． Fe3O4納米晶在60℃下真空干燥一晚。

對(duì)比例3

納米級(jí)晶體制備工藝如下

1．量取90 mL乙二醇倒入100 mL的燒杯中，稱取6mol FeCl3·6H2O溶于乙二醇,

2．在超聲波震蕩儀下超聲2h除去雜質(zhì),

3． 然后加入0.6 molNaAc粉末，在磁力攪拌器下攪拌直至全部溶解,

4．然后加入2mol的胺熱試劑乙二胺（EDA），磁力攪拌0.5 h,

5．得到穩(wěn)定透明的溶液，最后轉(zhuǎn)移至100 mL聚四氟乙烯反應(yīng)釜中,

6． 在200℃氮?dú)夥諊聲r(shí)反應(yīng)16 h。自然冷卻，將得到的黑色產(chǎn)物分別用無(wú)水乙醇和去離子水洗滌2-3次，離心分離,

7．在微波消解儀下180℃微波3h,

8． Fe3O4納米晶在60℃下真空干燥一晚。

對(duì)比列4

納米級(jí)晶體制備工藝如下

1．量取90 mL乙二醇倒入100 mL的燒杯中，稱取一定量的2molTh（NO3）4· 4H2O溶于乙二醇,

2．然后加入0.6 molNaAc粉末，攪拌直至全部溶解,

3．然后加入2mol的胺熱試劑乙二胺（EDA），攪拌0.5 h,

4．得到穩(wěn)定透明的溶液，最后轉(zhuǎn)移至100 mL聚四氟乙烯反應(yīng)釜中,

5．在200℃氧氣氛圍下時(shí)反應(yīng)16 h。自然冷卻，將得到的黑色產(chǎn)物分別用無(wú)水乙醇和去離子水洗滌2-3次，離心分離,

6．在微波消解儀下180℃微波3h,

7．ThO₂納米晶在60℃真空干燥一晚。

測(cè)試實(shí)驗(yàn)：

擦拭干凈電池外殼后放入編號(hào)的樣品袋中，放置12 h后取出做電化學(xué)性能測(cè)試。

組裝的電池在電化學(xué)工作站進(jìn)行循環(huán)伏安測(cè)試、充放電儀上測(cè)試電化學(xué)性能。循環(huán)伏安測(cè)試條件：電壓范圍：0.01-3.5 V，掃描速率：5 mV/s；電化學(xué)阻抗測(cè)試條件：頻率范圍：104-10-1 Hz，振幅5 mV；充放電測(cè)試條件：電壓范圍0.05-3 V，電流50 mA/g。

表1電池容量及充放電后容量保留率,

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)列的納米級(jí)ThO2作為鋰電池極材料無(wú)論從電極材料的比容量，還是充放電后的電容保留率上都明顯的好過納米級(jí)Fe3O4為鋰電池極材料。對(duì)比例1,2,3納米級(jí)Fe3O4為鋰電池極材料200次充放電后電極材料比容量保留率僅為20%左右。在實(shí)施列1,2,3對(duì)比中可以發(fā)現(xiàn)，在制備納米級(jí)ThO₂的時(shí)候，在加入0.6 molNaAc時(shí)加入4mol的Th（NO3）4· 4H2O，及NaAc：Th（NO3）4· 4H2O為3:20的時(shí)候制得的納米級(jí)ThO₂最為鋰電池電極材料有更好的電容量以及充放電后的電容保留率。通過對(duì)比實(shí)施列1,4.2,5. 3,6.可以發(fā)現(xiàn)在配比操作條件除了在不同氣體氛圍下反應(yīng)制得的電極材料氮?dú)夥諊轮频玫男Ч詈?，不論從第一次充放電后電極材料的比容量，還是從多次充放電后電極材料比容量保留率上比較。實(shí)施例1,2,3，與實(shí)施列7,8,9對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)加入2mol的胺熱試劑乙二胺（EDA），比加入2mol六亞甲基四胺（HMTA），制得的納米級(jí)ThO2作為鋰電池極材料效果要好很多。而且通過對(duì)比例4可以看出，對(duì)比例4與實(shí)施例1制備方案基本相同，不同在于缺少了磁力攪拌以及氮?dú)夥諊碌谋簾苽涑鰜淼募{米級(jí)ThO2性能差異很大，可見磁力攪拌以及氮?dú)夥諊碌谋簾涓男詶l件對(duì)于電池材料的行能有著很大影響。