[發明專利]一種基于鎳普魯士藍正極材料的水系鈉離子全電池及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202010323129.1
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111525129A
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 朱楠;沈劉學;江禹;馬俊林;孫同睿
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M10/36;C01C3/08
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 周媛媛;李馨

本發明公開了一種基于鎳普魯士藍正極材料的水系鈉離子全電池及其制備方法與應用，屬于大規模儲能領域。本發明在共沉淀法制備普魯士藍類正極材料過程中添加了以檸檬酸鈉為螯合劑及以聚乙烯吡咯烷酮為表面活性劑控制普魯士藍材料的生長過程，最終合成出單斜相鎳普魯士藍納米立方體。再將其作為正極材料，與碳包覆磷酸鈦鈉負極材料及水溶性的鈉鹽電解液組裝成低成本高性能的水系鈉離子電池。以期應用于大規模儲能系統中，促進新能源與可再生能源產業的發展。

技術領域

本發明屬于大規模儲能領域，尤其涉及一種基于鎳普魯士藍正極材料的水系鈉離子全電池及其制備方法與應用。

背景技術

目前，由于化石能源過度使用造成的能源枯竭和污染問題已經嚴重影響人類的生存環境，為了人類社會的可持續發展，需要大力發展如風能、太陽能、潮汐能、地熱能等可再生清潔能源。但是，這些清潔能源嚴重依賴于自然條件，存在供應間歇性問題，限制了其在能源系統中的大規模應用^[1-3]。因此，為了實現可再生能源大規模應用，必須解決關鍵的儲能技術。

電化學儲能技術因其簡單高效的特點，符合當前能源系統發展的需求，受到了研究者的廣泛關注。其中，二次電池體系(如鉛酸電池、鎳氫電池、全釩液流電池以及鋰離子電池等)作為典型的電化學儲能技術已經相當成熟。然而，現有的二次電池體系因原料限制難以滿足大規模儲電系統的應用要求。例如，鉛酸電池中含有大量的有毒重金屬元素，大規模使用會造成環境污染；鎳氫電池和全釩液流電池中使用貴重有毒稀有金屬，限制了其大規模生產的能力；鋰離子電池雖然在人們日常生活中得到了廣泛的應用，但是由于鋰資源儲量有限，現在鋰離子電池的制造成本越來越高，無法支撐大規模儲電系統的應用需求^[4-6]。

鈉離子電池由于資源豐富、環境友好、安全可靠等特點，能夠滿足大規模儲能系統實際應用的需求，具有廣泛的應用前景，正成為新一代電化學儲能技術的發展熱點，受到越來越多的關注^[7-8]。

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6.J.B.Goodenough,How we made the Li-ion rechargeable battery,Nat.Electron.2018,1,204-204.