本發明提供了一種可脫出堿金屬離子材料的制備方法，包括以下步驟：A)將可發生嵌入堿金屬離子電化學反應的可嵌入堿金屬離子材料與電解液混合，得到正極液；以堿金屬作為負極材料；B)將所述正極液與所述負極材料組裝成堿金屬?液流電池；C)調節所述堿金屬?液流電池至充電狀態，使所述可嵌入堿金屬離子材料發生嵌入反應，得到可脫出堿金屬離子材料。本申請以可嵌入堿金屬離子材料作為原料，以堿金屬?液流電池作為合成手段，通過電化學反應使可嵌入堿金屬離子材料發生嵌入反應，即可合成不同結構的可脫出堿金屬離子材料。本發明適用于一切可以發生嵌入堿金屬離子反應的材料，通過其進行電化學嵌入反應得到了可脫出堿金屬離子材料。

技術領域

本發明涉及堿金屬離子電池技術領域，尤其涉及一種可脫堿金屬離子材料及其制備方法。

背景技術

可脫堿金屬離子材料目前研究比較多的是鈷酸鋰(LiCoO₂)、錳酸鋰(LiMn₂O₄)、磷酸鐵鋰(LiFePO₄)、鎳酸鋰(LiNiO₂)、三元材料(鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰)、高鎳材料等，鈷酸鈉(NaCoO₂)、錳酸鈉(NaMn₂O₄)、磷酸鐵鈉(NaFePO₄)、鎳酸鈉(NaNiO₂)、三元材料(鎳鈷錳酸鈉、鎳鈷鋁酸鈉)；鈷酸鉀(KCoO₂)、錳酸鉀(KMn₂O₄)、磷酸鐵鉀(KFePO₄)、鎳酸鉀(KNiO₂)、三元材料(鎳鈷錳酸鉀、鎳鈷鋁酸鉀)、研究比較成熟，綜合性能優良。這些材料多是采用固相燒結法或者液相法制備。雖然固相法比較容易實現工業化，但是對粒子尺寸的控制不是很理想，而且能耗也很高。液相法中相對來說噴霧干燥法比較容易工業化，而其他的方法雖然對粒子尺寸的控制等效果較好，但是由于需要大量的溶劑對環境污染會比較嚴重，開發出簡單并且能實現工業化生產的方法仍然非常具有挑戰性。

基于脫嵌堿金屬離子電化學過程合成功能材料是一種新型的制備手段，近幾年來受到一定關注，但報道很少。僅美國斯坦福大學崔屹課題組做了少量工作，采用電化學調控法來調節現有催化劑材料的活性位點、電子結構、比表面積等(Adv.Mater.2018,30,1800978，Angew.Chem.Int.Ed.2016,55,8599-8604，Energy Environ.Sci.,2015,8,1719，Nature Communications,5:4345)，但所用電池形式為扣式電池或軟包電池，單個電池活性物質質量為毫克或者克級，產量相對較低。

堿金屬-液流電池作為一種新興電池，結合了液流電池和堿金屬離子-電池的優點，是一種輸出功率和儲能容量彼此獨立、能量密度大、成本較低的新型綠色可充電電池。堿金屬-液流電池活性物質儲存在儲能罐中，質量可達百克甚至千克級別，將其作為一種電化學合成手段來制備功能材料將大幅提高材料產率，具有突破性的實際意義，目前尚無任何相關報道。

發明內容

本發明解決的技術問題在于提供一種可脫堿金屬離子材料的制備方法。

有鑒于此，本申請提供了一種可脫堿金屬離子材料的制備方法，包括以下步驟：

A)將可發生嵌堿金屬離子電化學反應的可嵌堿金屬離子材料與電解液混合，得到正極液；

以堿金屬作為負極材料；

B)將所述正極液與所述負極材料組裝成堿金屬-液流電池；

C)調節所述堿金屬-液流電池進行放電，使所述可嵌堿金屬離子材料發生嵌堿金屬離子反應，得到可脫堿金屬離子材料。