[發明專利]一種基于氰化框架材料的水系電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201910306147.6
• 申請日: 2019-04-16
• 公開（公告）號: CN110048104B
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 謝健;劉春麗;孫云坡;曹高劭;趙新兵
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/583;H01M10/38
• 代理公司: 杭州之江專利事務所(普通合伙) 33216
• 代理人: 牛世靜

1.一種基于氰化框架材料的水系電池，包括正極材料、負極材料和電解液，其特征在于：

所述正極材料選自氰化框架復合材料，包括氰化框架材料和含氟化合物A；

所述氰化框架材料選自鈉基氰化框架材料、鉀基氰化框架材料或銨基氰化框架材料；

所述氰化框架材料由共沉淀法或離子交換法制備得到，反應溫度為50～100℃；

所述負極材料選自磷酸鈦鹽復合材料，包括磷酸鈦鹽和含氟化合物B；

所述磷酸鈦鹽的化學通式為MTi₂(PO₄)₃，式中，M＝Na⁺、K⁺、NH₄⁺中的一種或多種；

所述電解液選自含Na⁺、K⁺、NH₄⁺中至少一種的可溶性鹽的水溶液；

所述基于氰化框架材料的水系電池的制備方法，包括：

(1)將含氟化合物A、氰化框架材料與有機溶劑A混合，經溶劑揮發，對氰化框架材料進行含氟化合物A的包覆得到所述正極材料；

(2)將含氟化合物B、磷酸鈦鹽與有機溶劑B混合，經溶劑揮發，對磷酸鈦鹽進行含氟化合物B的包覆得到所述負極材料；

(3)將所述正極材料、導電劑和粘結劑混合，制作正極極片；將所述負極材料、導電劑和粘結劑混合，制作負極極片；再與所述電解液共同組裝成水系電池。

2.根據權利要求1所述的基于氰化框架材料的水系電池，其特征在于，所述含氟化合物A與所述含氟化合物B獨立地選自氟化碳材料或金屬氟化物。

3.根據權利要求1所述的基于氰化框架材料的水系電池，其特征在于，以所述氰化框架復合材料的總重量計，所述含氟化合物A的含量為1～10％。

4.根據權利要求1所述的基于氰化框架材料的水系電池，其特征在于，以所述磷酸鈦鹽復合材料的總重量計，所述含氟化合物B的含量為1～10％。

5.根據權利要求2所述的基于氰化框架材料的水系電池，其特征在于，所述氟化碳材料選自氟化石墨烯、氟化納米碳管、氟化納米碳纖維、氟化富勒烯、氟化硬碳、氟化軟碳中的至少一種；

所述金屬氟化物選自氟化鋁、氟化鎂、氟化鋅、氟化鐵、氟化鎳、氟化鈷、氟化銅中的至少一種。

6.根據權利要求5所述的基于氰化框架材料的水系電池，其特征在于，所述氟化碳材料選自氟化石墨烯。

7.根據權利要求1所述的基于氰化框架材料的水系電池，其特征在于，所述電解液的濃度為3～10mol/L。

8.根據權利要求1所述的基于氰化框架材料的水系電池，其特征在于，步驟(1)中：

所述有機溶劑A選自乙醇、乙二醇、丙三醇、異丙醇、N,N二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的至少一種；

所述有機溶劑A中，含氟化合物A的濃度為0.1～1毫克/毫升，氰化框架材料的濃度為10～100毫克/毫升。

9.根據權利要求1所述的基于氰化框架材料的水系電池，其特征在于，步驟(2)中：

所述有機溶劑B選自乙醇、乙二醇、丙三醇、異丙醇、N,N二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的至少一種；

所述有機溶劑B中，含氟化合物B的濃度為0.1～1毫克/毫升，磷酸鈦鹽的濃度為10～100毫克/毫升。