[發明專利]一種普魯士藍類儲能材料的制備方法

有效

• 申請號: 201710661629.4
• 申請日: 2017-08-04
• 公開（公告）號: CN107634220B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 廖小珍;馬紫峰;劉爾帥;楊暘;唐婉
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M10/054;C01C3/12
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

本發明提供了一種普魯士藍類儲能材料的制備方法，具體為一種高產率的普魯士藍類鈉離子電池電極材料的制備方法。所述制備方法包括如下步驟：S1、將二價過渡金屬高氯酸鹽和亞鐵氰化鈉分別溶于水中，得到二價過渡金屬高氯酸鹽溶液和亞鐵氰化鈉溶液；S2、將高氯酸鈉溶于水中，得到高氯酸鈉溶液；S3、將所述二價過渡金屬高氯酸鹽溶液和所述亞鐵氰化鈉溶液與高氯酸鈉溶液進行混合得混合溶液，將所述混合溶液攪拌、靜置后得沉淀產物；將所述沉淀產物分離、干燥，即得。該制備方法避免了普魯士藍類材料在清洗過程中的大量損耗，可以實現高產率生產。該方法制備簡單，產率高，易于工業放大生產。

技術領域

本發明屬于能源材料技術領域，涉及一種應用于鈉離子電池的普魯士藍類電極材料的簡單制備方法，具體地，涉及一種普魯士藍類儲能材料的制備方法。

背景技術

隨著全球規模化儲能需求的不斷擴展，資源豐富、環境友好的鈉離子電池技術成為目前研究的熱點。尋求與開發具有快速嵌脫鈉能力的高容量電極材料是鈉離子電池發展的關鍵。普魯士藍類材料通式為A_xP[R(CN)₆](P、R為過渡金屬元素，A為堿金屬元素)，具有三維立方框架結構，框架中立方體空隙尺寸較大(0.5nm)，可以嵌入堿金屬離子或其它種類的金屬離子，是較理想的儲鈉材料。近年來，普魯士藍類材料在鈉離子電池中的應用受到了廣泛關注。普魯士藍類材料原料來源廣，制備簡單，理論容量可達170mAh/g,具有良好的應用前景。

普魯士藍類材料主要采用液相沉淀法制備，如中國專利201310127945.5和CN201510061980.0所述，通常采用過渡金屬的鹽(氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽或醋酸鹽中的一種)與過渡金屬氰鹽在水溶液中發生沉淀反應制得。已有報道的普魯士藍類儲能材料的制備方法需要在反應結束后對反應產物用去離子水進行反復清洗，以去除附著在產物上的堿金屬鹽副產物(氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽或醋酸鹽)，避免雜質對普魯士藍類材料的電化學性能造成不利影響。在反復清洗的過程中，由于納米級別的普魯士藍類材料在水中的分散性強，大部分的產物分散在水中，通過離心、過濾均難以完全收集，導致產物損耗大，產率低。

發明內容

本發明所解決的技術問題在于克服了現有普魯士藍類材料制備方法由于反復清洗造成的產率低的問題，提供了一種與現有技術不同的普魯士藍類材料制備方法。本發明的普魯士藍類制備方法，具有操作簡單，制備周期短，生產耗水量少，產率高，產品性能穩定等優點，所制得的普魯士藍類材料應用于鈉離子電池電極具有良好的電化學性能。

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種普魯士藍類儲能材料的制備方法，具體為一種高產率的普魯士藍類鈉離子電池電極材料的制備方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

第一方面，本發明提供一種普魯士藍類儲能材料的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

S1、將二價過渡金屬高氯酸鹽(化學通式為M(ClO₄)₂·nH₂O，M為二價過渡金屬，n為分子式中結晶水的數目，取決于實際試劑，通常在1～6范圍)和亞鐵氰化鈉分別溶于水中，得到二價過渡金屬高氯酸鹽溶液和亞鐵氰化鈉溶液；

S2、將高氯酸鈉溶于水中，得到高氯酸鈉溶液；

S3、將所述二價過渡金屬高氯酸鹽溶液和所述亞鐵氰化鈉溶液與高氯酸鈉溶液進行混合得混合溶液，將所述混合溶液攪拌、靜置后得沉淀產物；將所述沉淀產物分離、干燥，即得所述普魯士藍類儲能材料。

優選地，在步驟S1中，所述二價過渡金屬為Fe、Mn、Co、Cu、Ni中的一種或幾種。以上所述的二價過渡金屬高氯酸鹽為常規市售產品，且相應所制備的普魯士藍類材料電化學性能良好。