[發明專利]一種鐵氰化鈷鋰離子電池正極活性材料的制備方法及其產品和應用

在審

• 申請號: 202011442894.1
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112551550A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 崔大祥;鄧秉浩;張芳;李夢飛;劉鵬飛;李天昊;周霖;葛美英
• 申請（專利權）人: 上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: C01C3/12
• 分類號: C01C3/12;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 上海東亞專利商標代理有限公司 31208
• 代理人: 董梅

本發明提供一種鐵氰化鈷鋰離子電池正極活性材料的制備方法及其產品和應用，以亞鐵氰化鈉Na₄Fe(CN)₆或其他堿金屬亞鐵氰化物、六氨基氯化鈷[Co(CN)₆]Cl₃或其他鈷的氨類絡合物（例如五氨基氯化鈷）為原料，兩種反應物的水溶液在加入鹽酸、共熱的條件下，鈷氨絡合物分解產生游離鈷離子，與亞鐵氰根離子反應生成亞鐵氰化鈷鈉。再將產物中的鈉離子置換成鋰離子，置換方法采用高濃度氯化鋰溶液配合無殘留性氧化劑數次浸洗，使用電感耦合等離子體發射光譜法檢測樣品，使鋰離子完全置換出鈉離子。該制備工藝相對簡單，易操作，可獲得鐵氰化鈷Li_xCoFe(CN)₆鋰離子電池正極活性材料。

技術領域

本發明涉及一種鐵氰化鈷鋰離子電池正極活性材料的制備方法及其產品和應用，特別是涉及Li_xCoFe(CN)₆鋰離子電池正極活性材料的制備方法及其產品和應用。

技術背景

鋰離子電池作為一種新能源，被廣泛應用于民用、軍用領域。為應對多種需求，如無人機和電動汽車電池需具有高倍率性能，故需開發相關電池材料。普魯士藍類材料被認為是一種非常具有潛力的高倍率鋰離子電池正極材料，業內已有50C的充放電倍率。

多元過渡族元素的普魯士藍類材料可通過共沉淀的方式合成，但因合成速率過高，導致產物缺陷較大，無法滿足電池正極材料高倍率、大容量、長循環的性能要求，合法方法亟待優化。基于單一源法開發的鈷氨絡合物分解法合成Co-Fe類普魯士藍類電池正極材料能有效克服上述共沉淀法的缺點，使電池性能得到優化。其機理為通過控制其中一種過渡族元素（Co）的分解釋放速率，減緩合成速率，產物晶體有充足時間形核，達到合成產物性能優化的目的。此外配合高濃度鋰離子溶液的多次浸洗，及氧化物氧化過渡族元素，使適用于鈉離子被置換為鋰離子的產物可適用于鋰離子電池。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明的目的在于：提供一種鐵氰化鈷鋰離子電池正極活性材料的制備方法。

本發明的再一目的在于：提供一種上述方法獲得的鐵氰化鈷鋰離子電池正極活性材料產品。

本發明的又一目的在于：提供一種上述產品的應用。

本發明目的通過下述方案實現：一種鐵氰化鈷鋰離子電池正極活性材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）將0.01mol亞鐵氰化鈉Na₄Fe(CN)₆或亞鐵氰化鉀(K₄Fe(CN)₆溶于100ml去離子水中，磁力攪拌至完全溶解得水溶液，

（2）將0.01mol六氨基氯化鈷[Co(CN)₆]Cl₃或五氨基氯化鈷[Co(CN)₅]Cl₃溶于100ml去離子水中，磁力攪拌至完全溶解，并與（1）中水溶液混合，此時產生鈷的氨類絡合物，為黃色不溶物的混合液；

（3）取0.1mol/L的鹽酸100ml，加入上述步驟（2）的混合液中，充分攪拌，設置加熱溫度50℃，反應時間12h，在酸性加熱條件下使鈷的氨類絡合物分解，進而與亞鐵氰根反應生成產物；

（4）將（3）中反應結束后的產物靜置1h，取沉淀得亞鐵氰化鈷鈉，加入大量1mol/L氯化鋰溶液、適量雙氧水攪拌10min，進行置換反應，再次取沉淀并清洗，此步驟重復2-3次；

（5）將（4）中沉淀通過乙醇離心清洗2-3次，烘干，得到最終產物Li_xCoFe(CN)₆。

本發明中，在酸性加熱條件下使鈷的氨類絡合物分解，進而與亞鐵氰根反應生成產物。