[發(fā)明專利]一種多元普魯士藍(lán)鈉離子電池正極材料及其制備方法

在審

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• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112607748A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張露露;魏程;陳朝堯;傅心遠(yuǎn);楊學(xué)林
• 申請（專利權(quán)）人: 三峽大學(xué)
• 主分類號: C01C3/12
• 分類號: C01C3/12;H01M4/1397;H01M4/58;H01M10/054
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務(wù)所 42103
• 代理人: 成鋼

本發(fā)明涉及一種多元普魯士藍(lán)正極材料及其制備方法，將四水合乙酸鎳Ni(AC)₂·4H₂O，四水合乙酸鈷Co(AC)₂·4H₂O，七水合硫酸亞鐵FeSO₄·7H₂O與二水合檸檬酸三鈉C₆H₅Na₃O₇·2H₂O混合形成螯合溶液A，亞鐵氰化鈉Na₄Fe(CN)₆與抗壞血酸混合形成溶液B，NaCl和PVP溶于去離子水中形成溶液C，將溶液A和溶液B用蠕動泵緩慢滴加至溶液C中，邊滴加邊攪拌。滴加完畢后繼續(xù)攪拌反應(yīng)12 h得到懸濁液，靜置陳化后離心洗滌，將濾餅經(jīng)真空干燥后即得到多元普魯士藍(lán)鈉離子電池正極材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多元普魯士藍(lán)正極材料及其制備方法，屬于電化學(xué)電源領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著鋰離子電池的商業(yè)化，各種便攜式電子設(shè)備及電動汽車對鋰離子電池的消耗越來越大，逐漸造成了鋰資源的短缺和價格上漲，在一定程度上限制了鋰離子電池的發(fā)展。相比之下，與Li離子同主族的Na離子有相似的化學(xué)性質(zhì)，且Na資源非常豐富，而且鈉離子電池因還具有能量轉(zhuǎn)換效率高、循環(huán)壽命長、安全性能好等優(yōu)勢，所以鈉離子電池已成為當(dāng)前儲能研究領(lǐng)域的熱點。但是與鋰離子相比，Na離子半徑更大，這就需要電極材料具有更大的離子脫嵌通道。

普魯士藍(lán)類鈉鹽材料（Na_xMFe(CN)₆，M為不同的過渡金屬元素）具有特殊的開框結(jié)構(gòu)、較大的離子隧道結(jié)構(gòu)和豐富的儲鈉位點，理論上可以作為高容量、長壽命的儲鈉正極材料。此外，普魯士藍(lán)類材料還有價格低廉，易于合成等優(yōu)點。所以，普魯士藍(lán)類材料作為Na離子電池正極材料極具優(yōu)勢。普魯士藍(lán)類材料的電化學(xué)性能隨著過渡金屬元素的變化而變化，當(dāng)過渡金屬元素為Ni時，Ni在材料中表現(xiàn)為電化學(xué)惰性，材料的容量較低，但循環(huán)穩(wěn)定性非常好；而當(dāng)M為Co、Fe、Mn等活性元素時，材料的容量較高，但循環(huán)穩(wěn)定性較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種多元普魯士藍(lán)正極材料Na₂Ni_xCo_yFe_zFe(CN)₆（標(biāo)記為NCFxyz）。所涉及的NCFxyz多元正極材料的合成原料為四水合乙酸鎳Ni(AC)₂·4H₂O、四水合乙酸鈷Co(AC)₂·4H₂O、七水合硫酸亞鐵FeSO₄·7H₂O、二水合檸檬酸三鈉C₆H₅Na₃O₇·2H₂O、亞鐵氰化鈉Na₄Fe(CN)₆、抗壞血酸、氯化鈉NaCl和聚乙烯吡咯烷酮（K88-96）PVP。

具體制備方法為：

（1）四水合乙酸鎳Ni(AC)₂·4H₂O、四水合乙酸鈷Co(AC)₂·4H₂O、七水合硫酸亞鐵FeSO₄·7H₂O與二水合檸檬酸三鈉C₆H₅Na₃O₇·2H₂O溶于50ml去離子水中形成螯合溶液A，亞鐵氰化鈉Na₄Fe(CN)₆與抗壞血酸溶于50 ml去離子水中形成溶液B，NaCl和聚乙烯吡咯烷酮（K88-96）PVP溶于100 ml去離子水中形成溶液C；

（2）將溶液A與溶液B同時滴入到溶液C中，邊滴加邊攪拌；

（3）滴加完畢后繼續(xù)攪拌反應(yīng)12 h；

（4）室溫下靜置陳化24 h；