碳包覆钾磷钨酸盐制备

钾磷钨酸盐（K₃PW₁₂O₄₀）是杂多酸的一种，钾磷钨酸盐作为杂多酸分子簇中研究较为深入的正极活性物质，由于其可逆的多电子氧化还原反应使得其具有能够达到260Ah/kg高的比容量（普通的Li₂CoO₂锂离子电池为150Ah/ kg）以及快速充放电的优异性能而广受关注。

通过XAFS射线波研究发现，杂多酸在氧化还原过程中的电子转移变化得出了杂多酸分子再放电过程中从[PMo(VI)₁₂O₄₀ ] ^3- 状态得到24个电子变成[PMo(VI)¹²O₄₀ ]^27- 是杂多酸电池具有高比容量的一个重要因素。大量存储电子的特性也使得钾磷钨酸盐能够作为高性能二次电池的材料，但其商业化的瓶颈在于：受限于锂离子难以嵌入和脱出微晶结构以及非光滑的电子传递通道，钾磷钨酸盐导电性差，直接影响了钾磷钨酸盐在锂离子电池中的应用。

为了解决钾磷钨酸盐导电性差的问题，有学者设计了一种碳包覆钾磷钨酸盐微立方的制备方案，从其已公布的内容看，其方案大致包括以下步骤：

1）制备钾磷钨酸盐微立方：

取800mg磷钨酸于150ml烧杯中，加入120mL水超声使其溶解均匀，得到浓度为2.3×10 -3mol/L的磷钨酸水溶液。取600mg氯化钾于150mL烧杯中，加入120mL水超声使其溶解均匀， 得到浓度为6.7×10-2mol/L的氯化钾水溶液。将磷钨酸水溶液放入500mL的三孔烧瓶中，在油浴下加热到100℃，然后将制得的氯化钾水溶液加入到上述100℃下的磷钨酸水溶液中， 在100℃下搅拌反1h，形成钾磷钨酸盐微立方乳浊液，反应结束后，冷却至室温，离心，取固相洗涤分离，干燥，得钾磷钨酸盐微立方。

2）制备碳包覆钾磷钨酸盐微立方复合材料：

将钾磷钨酸盐微立方分散在乙醇和去离子水的混合溶液中，再加入氨水、正硅酸四乙酯、间苯二酚和甲醛，搅拌反应至结束后洗涤干燥，将干燥后的固体粉末在氮气保护下煅烧；再将煅烧过后的固体粉末在HF酸中刻蚀12小时，除去二氧化硅，离心取固相干燥，得碳 包覆钾磷钨酸盐微立方复合材料。

方案制备的碳包覆钾磷钨酸盐微立方尺寸较小，形貌均一，有利于解决微晶结构锂离子嵌入脱出难的问题。工艺完成后，K₃PW¹²O⁴⁰钾磷钨酸盐微立方已经完全包裹于薄薄的碳层中，这样利用了碳优异的结构稳定性，导电性能，并且能够提供更多的嵌锂位，从而提高了用该复合材料制备的锂离子电池的放电比容量，将所制备复合材料用于锂离子电池的正极材料，可提高杂多酸分子簇电池的导电性，具有很大的市场发展空间。

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