[發明專利]鈉離子電池普魯士藍正極材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110795533.3
• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113526527A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 張志佳;李偉;聶新明;劉浩
• 申請（專利權）人: 江蘇復源芥子空間新材料研究院有限公司
• 主分類號: C01C3/12
• 分類號: C01C3/12;H01M4/58;H01M10/054
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 雷向永

鈉離子電池普魯士藍正極材料的制備方法，包括：將Na4[Fe(CN)₆]溶于適量的去離子水得溶液A；將適量四水合氯化錳、四水合乙酸鈷、檸檬酸鈉溶于適量的去離子水得溶液B；在攪拌條件下將溶液A緩慢滴加到溶液B中，然后老化一段時間，去離子水離心洗滌數次后真空干燥過夜得普魯士藍正極材料。本發明的制備方法可控，簡單易行，制備了以具有大量離子通道的普魯士藍為主體框架的正極材料；其中，沒有鈷摻雜的樣品Na₂Mn[Fe(CN)₆]在20mA/g的電流密度下首圈能夠提供105mAh/g的放電比容量，循環100圈之后容量保留率約為71.4％。25％鈷摻雜的樣品Na₂Mn_0.75Co_0.25[Fe(CN)₆]在20mA/g的電流密度下首圈能夠提供110mAh/g的放電比容量，循環100圈之后比容量高于90mAh/g(容量保留率約為82.7％)。鈷摻雜有效地改善了循環穩定性。

技術領域

本發明涉及鈉離子電池技術領域，具體涉及一種鈉離子電池普魯士藍正極材料及其制備方法和應用。

背景技術

基于鈉的資源豐富和低成本，鈉離子電池正在成為電網規模儲能系統的有吸引力的候選者。然而，較大的離子半徑和緩慢的鈉離子動力學提高了構建具有高能量/功率密度和長壽命的鈉離子電池的困難。因此，開發具有大量離子通道的大型框架的主體材料至關重要。普魯士藍類似物作為具有大離子通道的三維開放框架，是鈉離子電池實現商業化應用的有希望的正極材料。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新型的應用于鈉離子電池的普魯士藍正極材料。

本發明所采用的技術方案具體如下：

鈉離子電池普魯士藍正極材料的制備方法，包括如下步驟：

將化學計量的Na₄[Fe(CN)₆]溶于適量的去離子水得溶液A；將化學計量的四水合氯化錳、檸檬酸鈉溶于適量的去離子水得溶液B；在攪拌條件下將溶液A緩慢滴加到溶液B中，然后老化一段時間，去離子水離心洗滌數次后真空干燥過夜得普魯士藍正極材料。

進一步的，老化時間為24小時。

進一步的，真空干燥溫度為80℃。

進一步的，所述溶液B中還溶有適量的四水合乙酸鈷。

進一步的，所述普魯士藍正極材料中錳與鈷的摩爾比為3：1。

本發明還提供了由上述方法制備的普魯士藍正極材料。

本發明還提供了上述普魯士藍正極材料在制備鋰電池中的應用。

與現有技術相比，本發明具有以下有益技術效果：

本發明的制備方法可控，簡單易行，制備了以具有大量離子通道的普魯士藍為主體框架的正極材料；其中，沒有鈷摻雜的樣品Na₂Mn[Fe(CN)₆]在20mA/g的電流密度下首圈能夠提供105mAh/g的放電比容量，循環100圈之后容量保留率約為71.4％。25％鈷摻雜的樣品Na₂Mn_0.75Co_0.25[Fe(CN)₆]在20mA/g的電流密度下首圈能夠提供110mAh/g的放電比容量，循環100圈之后比容量高于90mAh/g(容量保留率約為82.7％)。鈷摻雜有效地改善了循環穩定性。

附圖說明

圖1為本發明實施例制備的Na₂Mn[Fe(CN)₆]的掃描電子顯微鏡照片；