[發明專利]惰性過渡金屬元素摻雜鐵基普魯士藍鈉離子電池正極材料

在審

• 申請號: 202110331893.8
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113104863A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 張露露;陳朝堯;魏程;傅心遠;楊學林
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: C01C3/08
• 分類號: C01C3/08;C01C3/12;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/054
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

1.一種惰性過渡金屬元素摻雜鐵基普魯士藍鈉離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）將鐵鹽與惰性過渡金屬鹽和螯合劑溶于去離子水中形成混合溶液A；亞鐵氰化鈉與抗壞血酸溶于去離子水中形成溶液B，分散劑聚乙烯吡咯烷酮與補鈉劑溶于去離子水中形成溶液C；

（2）將溶液A和溶液B同時滴加到溶液C中，在N₂氣氛中邊加熱邊攪拌，直至滴加完畢后，溶液變成白色的懸浮液，即溶液D；再將溶液D在相同條件下繼續攪拌10-12 h，最后停止攪拌加熱，陳化24-30 h，除去上層的淺黃色澄清液，將下層的白色沉淀用離心機進行離心洗滌，得到深藍色沉淀物質；

（3）將步驟(2)所得深藍色沉淀物質置于真空烘箱里干燥，得到目標產物。

2.根據權利要求1所述的惰性過渡金屬元素摻雜鐵基普魯士藍鈉離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，鐵鹽為七水硫酸亞鐵FeSO₄·7H₂O、氯化亞鐵FeCl₂或醋酸亞鐵Fe(CH₃COO)₂中的至少一種；惰性過渡金屬鹽為Zn(CH₃COO)₂·2H₂O和Cu(NO₃)₂·3H₂O中的至少一種；螯合劑為Na₃C₆H₅O₇·2H₂O；鐵鹽與惰性過渡金屬鹽、螯合劑的摩爾比是1:5~10；鐵鹽與惰性過渡金屬鹽混合物與螯合劑的摩爾比為1:5~10。

3.根據權利要求1所述的惰性過渡金屬元素摻雜鐵基普魯士藍鈉離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中的亞鐵氰化鈉、鐵鹽、抗壞血酸的摩爾比是1:0.6~1.5:3-10。

4.根據權利要求1所述的惰性過渡金屬元素摻雜鐵基普魯士藍鈉離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中的補鈉劑為氯化鈉NaCl、碳酸鈉Na₂CO₃、乙酸鈉CH₃COONa、草酸鈉Na₂C₂O₄、硝酸鈉NaNO₃中的至少一種。

5.根據權利要求1所述的惰性過渡金屬元素摻雜鐵基普魯士藍鈉離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，聚乙烯吡咯烷酮和NaCl的質量比為1~1.5:2.5~3。

6.根據權利要求1所述的惰性過渡金屬元素摻雜鐵基普魯士藍鈉離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，溶液A和溶液B的滴加速度控制在0.1~0.2 ml/min，在N₂氣氛下，攪拌速度為450~500 rpm，反應溫度為40~60 ^oC。

7.根據權利要求1所述的惰性過渡金屬元素摻雜鐵基普魯士藍鈉離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，將陳化好的白色沉淀用≧8000 rpm/min的離心速度進行固液分離，用去離子水和無水乙醇分別離心洗滌三次，得到潔凈的深藍色固體。

8.根據權利要求1所述的惰性過渡金屬元素摻雜鐵基普魯士藍鈉離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中干燥的方式為真空干燥，溫度為100~120 ^oC，時間為20~30 h。