(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111641623.3 (22)申请日 2021.12.2 9 (71)申请人 杭州电子科技大 学 地址 310018 浙江省杭州市钱塘新区白杨 街道2号大街1 158号 (72)发明人 胡小诗　韩旭斌　吴炎　罗德力　 樊阳　项舒延　王艳玲　金成超　 秦海英　 (51)Int.Cl. C01G 45/00(2006.01) H01M 4/58(2010.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种过渡金属碳酸盐纳米材料的制备方法 及应用 (57)摘要 本发明属于功能纳米材料制备技术领域， 涉 及一种过渡 金属碳酸盐纳米材料的制备方法， 将 金属有机框架配合物MOFs前驱体作为金属源加 入到溶剂中， 搅拌分散均匀得MOFs悬浮液； 配置 碳酸盐溶液， 将其与MOFs悬浮液混合 反应， 过滤、 洗涤烘干后得到产物过渡金属碳酸盐纳米材料。 本发明通过以MOF为反应金属源前驱体， 来实现 独特纳米结构的金属碳酸盐材料的可控制备， 所 得材料在锂离子电池应用中， 展示出良好的性 能， 相比于传统的金属碳酸盐纳米材料的制备方 法， 此发明的制备方法简单， 原料价廉易得， 成本 低， 制备时间短， 生产效率高， 同时对金属碳酸盐 材料形貌 结构的调控效果好， 极易用于大规模工 业生产， 具有良好的应用前 景。 权利要求书1页 说明书6页 附图3页 CN 114506875 A 2022.05.17 CN 114506875 A 1.一种过渡金属碳 酸盐纳米材 料的制备 方法， 其特 征在于： 包括以下步骤； 步骤一： 将金属有机 框架配合物MOFs前驱体金属源加入到溶剂中， 搅拌分散均匀； 步骤二： 将碳 酸盐溶解于溶剂中， 得到碳 酸盐溶液； 步骤三： 将所述步骤二得到的碳酸盐溶液， 与所述步骤一得到的金属有机框架配合物 MOFs前驱体的悬浮液混合， 反应后过 滤、 洗涤烘干得到独特的过渡金属碳 酸盐纳米材 料。 2.根据权利要求1所述的一种过渡金属碳酸盐纳米材料的制备方法， 其特征在于： 所述 步骤一中所述金属有机框架配合物MOFs前驱体金属源为含有Mn、 Fe、 Co、 Ni、 Cu、 Zn中一种或 多种过渡金属元 素的MOFs材 料。 3.根据权利要求1或2所述的一种过渡金属碳酸盐纳米材料的制备方法， 其特征在于： 所述步骤一中金属有机框架配合物MOFs前驱体金属源中金属节点的浓度为0.005mol/L ‑ 1mol/L。 4.根据权利要求1所述的一种过渡金属碳酸盐纳米材料的制备方法， 其特征在于： 所述 步骤一和步骤二中所述溶剂为水、 乙醇、 甲醇、 甘油中的一种或多种的混合物。 5.根据权利要求1或2所述的一种过渡金属碳酸盐纳米材料的制备方法， 其特征在于： 所述步骤二中所述碳酸盐为碳酸锂、 碳酸钠、 碳酸钾、 碳酸铵、 碳酸氢锂、 碳酸氢钠、 碳酸氢 钾、 碳酸氢铵中一种或多种的混合物。 6.根据权利要求5所述的一种过渡金属碳酸盐纳米材料的制备方法， 其特征在于： 所述 步骤二中所述MOFs前驱体中的金属节点和碳 酸盐的摩尔比为1:1～ 20。 7.根据权利要求1所述的一种过渡金属碳酸盐纳米材料的制备方法， 其特征在于： 所述 步骤三中， 反应条件为搅拌或静置反应； 反应时长为1 ‑72h。 8.一种根据权利要求1 ‑7中任一所述的过渡金属碳酸盐纳米材料的制备方法制得的过 渡金属碳 酸盐纳米材 料。 9.一种根据权利要求8所述的一种过渡金属碳酸盐纳米材料在制备锂离子电池负极材 料中的应用。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114506875 A 2一种过渡金属碳酸盐纳米材料的制备方 法及应用 技术领域 [0001]本发明涉及 一种过渡金属碳酸盐纳 米材料的制备方法。 属于功能纳米材料制备技 术领域。 背景技术 [0002]随着社会科技的发展， 人们对能源的需求量也越来越大， 同时随着人们环保意识 的增强， 能源的清洁性也越来越受到重视。 锂电池凭借着其高容量、 环保、 低成本、 寿命长等 优点在现在的能源领域发挥着重要作用， 而作为其重要组成部分之一的负极材料， 也是当 下研究的热点。 [0003]目前商业化的负极材料石墨存在比能量低、 安全性差等问题， 抑制了锂离子电池 的发展， 从而需要寻求更为优异的负极材料。 过渡金属基材料如金属碳酸盐(金属M＝Fe、 Co、 Ni、 Mn等)由于其转换反应机制能够得到超高的比容量， 加之安全性好， 资源丰富， 价格 低廉， 已经被证明是潜在的候选的负极材料， 引起了人们的广泛关注。 但是过渡 金属碳酸盐 材料存在两个比较典型的问题， 一是电导率低， 低电导率会导致倍率性能差， 二是体积 变化 大， 导致循环寿命较短， 容量衰退较快。 设计独特的微纳米结构可以部 分缓解电化学过程引 起的晶格应力/应变， 并提供较短的电子/锂离子固态扩散长度和相对更加充足的表面活性 位点， 因此常被用来克服上述问题。 现有技术一般通过液相沉淀的方法， 制备出了立方型、 花生型、 球型、 纺锤型、 哑铃型等各种不同形貌结构的的碳酸盐微纳米材料。 然而， 为了得到 独特的纳米结构， 现有技术中液相沉淀合成过程通常步骤较为繁琐， 成本较高， 如需要通过 在溶剂热条件下分解碳源前驱体， 释放出沉淀离子碳酸根， 抑或 需要加一些添加剂， 如表 面 活性剂、 还原剂等， 来调控产物的形貌和组成， 不利于实现工业 化生产。 发明内容 [0004]本发明提出一种过渡金属碳酸盐纳 米材料的制备方法及应用， 不仅可以实现制备 方法的简化和成本的降低， 利于实现工业化生产， 同时 以MOFs为金属源来制备金属碳酸盐 纳米材料， 可以实现对产 物形貌生长很好的调控， 所制备独特的纳米结构的金属碳酸盐， 可 缓解电极材料在充放电过程中体积膨胀， 并有效缩短锂离子传输路径， 在作为锂离子电池 负极材料时， 具有良好的高倍率性能和循环稳定性， 能有效解决现有转换反应型金属 碳酸 盐负极材 料的技术不足， 解决现有技 术存在的问题。 [0005]为实现上述目的， 本发明的技 术方案是： [0006]一种过渡金属碳 酸盐纳米材 料的制备 方法， 包括以下步骤： [0007]步骤一： 将金属有机 框架配合物MOFs前驱体金属源加入到溶剂中， 搅拌分散均匀； [0008]步骤二： 将碳 酸盐溶解于溶剂中， 得到碳 酸盐溶液； [0009]步骤三： 将所述步骤二得到 的碳酸盐溶液， 与所述步骤一得到 的金属有机框架配 合物MOFs前驱体的悬浮液混合， 反应后过滤、 洗涤烘干得所述独特的过渡金属碳酸盐纳米 材料。说　明　书 1/6 页 3 CN 114506875 A 3