本發(fā)明涉及一種改性納米級ThO2鋰電池正極材料，屬于鋰電池技術領域。
背景技術：
能源問題是當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)明了儲能裝置——電池。目前當今世上研究最火熱的便是鋰電池。當前鋰電池研究的難點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的ThO2并作為鋰電池的電極材料改進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。
技術實現(xiàn)要素：
針對上述現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種改性納米級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。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：一種改性納米級ThO2鋰電池正極材料，改性的納米級ThO2作為鋰電池的正極材料
所述的改性納米級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，
（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，最后轉移至100 mL聚四氟乙烯反應釜中，
（6）在200℃氮氣氛圍下時反應16 h，自然冷卻，將得到的黑色產(chǎn)物分別用無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ThO2作為鋰電池的正極材料，形成一種全新的結構，具有非常好的充放電后容量保留率。
具體實施方式
改性納米級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，
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，最后轉移至100 mL聚四氟乙烯反應釜中，
6．在200℃氮氣氛圍下時反應16 h。自然冷卻，將得到的黑色產(chǎn)物分別用無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。
實施列1
納米級晶體制備工藝如下：
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,
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，最后轉移至100 mL聚四氟乙烯反應釜中,
6．在200℃氮氣氛圍下時反應16 h。自然冷卻，將得到的黑色產(chǎn)物分別用無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。
實施列2
納米級晶體制備工藝如下：
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,
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，最后轉移至100 mL聚四氟乙烯反應釜中,
6．在200℃氮氣氛圍下時反應16 h。自然冷卻，將得到的黑色產(chǎn)物分別用無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。
實施列3
納米級晶體制備工藝如下：
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,
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，最后轉移至100 mL聚四氟乙烯反應釜中,
6．在200℃氮氣氛圍下時反應16 h。自然冷卻，將得到的黑色產(chǎn)物分別用無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。
實施列4
納米級晶體制備工藝如下：
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,
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，最后轉移至100 mL聚四氟乙烯反應釜中,
6．在200℃氦氣氛圍下時反應16 h。自然冷卻，將得到的黑色產(chǎn)物分別用無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,
實施列5
納米級晶體制備工藝如下
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,
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，最后轉移至100 mL聚四氟乙烯反應釜中,
6．在200℃空氣氛圍下時反應16 h。自然冷卻，將得到的黑色產(chǎn)物分別用無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。
實施列6
納米級晶體制備工藝如下
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,
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，最后轉移至100 mL聚四氟乙烯反應釜中,
6．在200℃氬氣氛圍下時反應16 h。自然冷卻，將得到的黑色產(chǎn)物分別用無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。
實施列7
納米級晶體制備工藝如下
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,
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，最后轉移至100 mL聚四氟乙烯反應釜中,
6．在200℃氮氣氛圍下時反應16 h。自然冷卻，將得到的黑色產(chǎn)物分別用無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。
實施列8
納米級晶體制備工藝如下
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
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，最后轉移至100 mL聚四氟乙烯反應釜中,
6．在200℃氮氣氛圍下時反應16 h。自然冷卻，將得到的黑色產(chǎn)物分別用無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。
實施列9
納米級晶體制備工藝如下
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,
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，最后轉移至100 mL聚四氟乙烯反應釜中,
6．在200℃氮氣氛圍下時反應16 h，自然冷卻，將得到的黑色產(chǎn)物分別用無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。
對比例1
納米級晶體制備工藝如下
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,
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，最后轉移至100 mL聚四氟乙烯反應釜中,
6．在200℃氮氣氛圍下時反應16 h。自然冷卻，將得到的黑色產(chǎn)物分別用無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。
對比例2
納米級晶體制備工藝如下
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,
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，最后轉移至100 mL聚四氟乙烯反應釜中,
6．在200℃氮氣氛圍下時反應16 h。自然冷卻，將得到的黑色產(chǎn)物分別用無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。
對比例3
納米級晶體制備工藝如下
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,
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，最后轉移至100 mL聚四氟乙烯反應釜中,
6． 在200℃氮氣氛圍下時反應16 h。自然冷卻，將得到的黑色產(chǎn)物分別用無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。
對比列4
納米級晶體制備工藝如下
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，最后轉移至100 mL聚四氟乙烯反應釜中,
5．在200℃氧氣氛圍下時反應16 h。自然冷卻，將得到的黑色產(chǎn)物分別用無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。
測試實驗：
擦拭干凈電池外殼后放入編號的樣品袋中，放置12 h后取出做電化學性能測試。
組裝的電池在電化學工作站進行循環(huán)伏安測試、充放電儀上測試電化學性能。循環(huán)伏安測試條件：電壓范圍：0.01-3.5 V，掃描速率：5 mV/s；電化學阻抗測試條件：頻率范圍：104-10-1 Hz，振幅5 mV；充放電測試條件：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,
實驗結果表明實驗列的納米級ThO2作為鋰電池極材料無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Fe3O4為鋰電池極材料。對比例1,2,3納米級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。在實施列1,2,3對比中可以發(fā)現(xiàn)，在制備納米級ThO2的時候，在加入0.6 molNaAc時加入4mol的Th（NO3）4· 4H2O，及NaAc：Th（NO3）4· 4H2O為3:20的時候制得的納米級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。通過對比實施列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制得的電極材料氮氣氛圍下制得的效果最好，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。實施例1,2,3，與實施列7,8,9對比可以發(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ThO2作為鋰電池極材料效果要好很多。而且通過對比例4可以看出，對比例4與實施例1制備方案基本相同，不同在于缺少了磁力攪拌以及氮氣氛圍下的焙燒，制備出來的納米級ThO2性能差異很大，可見磁力攪拌以及氮氣氛圍下的焙燒，其改性條件對于電池材料的行能有著很大影響。