[發明專利]一種普魯士藍類鈉電正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202310407850.2
• 申請日: 2023-04-17
• 公開（公告）號: CN116470042A
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 許飛;陳騰飛;羅傳軍;趙永鋒;張齊齊;呂棟梁;任小磊;靳俊杰;李華青;張雷;王震
• 申請（專利權）人: 多氟多新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M10/054;C01C3/12
• 代理公司: 鄭州圖釘專利代理事務所(特殊普通合伙) 41164
• 代理人: 董宇濤

本發明涉及一種普魯士藍類鈉電正極材料及其制備方法，所述的普魯士藍類鈉電正極材料為一次顆粒或一次顆粒堆積而成二次顆粒，所述的顆粒形貌為立方形或類立方形；所述的一次顆粒的平均粒徑D50為0.5?1.5μm，所述的堆積的二次顆粒的平均粒徑D50為2.0?15.0μm；所述的普魯士藍類鈉電正極材料的通式為Nasubgt;x/subgt;M[A(CN)subgt;6/subgt;]subgt;y/subgt;·nHsubgt;2/subgt;O，其中M為Mn、Fe、Ni、Cu、Zn中的至少一種；A為Mn、Fe、Ni、Cu、Zn中的至少一種；x、y的范圍分別為1.5＜x≤2，0＜y≤1；本發明具有提升電極材料的循環壽命、具有高比容量、具有良好的倍率特性、制備工藝簡單可行的優點。

技術領域

本發明屬于新型儲能電池材料技術領域，具體涉及一種普魯士藍類鈉電正極材料及其制備方法。

背景技術

當前，伴隨著化石燃料枯竭、環境污染等因素的影響，風能、太陽能、地熱能等新能源及可再生資源的研究及利用快速崛起，為了整合新能源，并大規模使用穩定性好、容量大的儲能系統是必不可缺的，在所有的儲能技術中，基于電化學原理的二次電池因其具有使用方便、能量轉換效率高、容易維護等優點,是最具有前景的儲能方法；鈉元素在地球上的儲量豐富，來源廣，價格遠低于鋰，因此，鈉離子電池在電網儲能領域具有誘人的應用前景，相比之下，在諸多鈉電正極材料中，普魯士藍類材料由于結構中含有開放的框架結構，有利于大尺寸的鈉離子的脫嵌，適合作為鈉離子電池正極材料，但普魯士藍類材料合成一般在水溶液中進行，晶體中往往含有結晶水，影響產物結構穩定性和電化學性能；因此，在許多學者研究課題中，對于如何制備顆粒尺寸更小的亞鐵氰化物，以獲得高倍率性能，同時又不會導致體積能量密度的顯著下降，仍然是急需解決的一個技術難題；因此，提供一種提升電極材料的循環壽命、具有高比容量、具有良好的倍率特性、制備工藝簡單可行的一種普魯士藍類鈉電正極材料及其制備方法是非常有必要的。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術的不足，而提供一種提升電極材料的循環壽命、具有高比容量、具有良好的倍率特性、制備工藝簡單可行的一種普魯士藍類鈉電正極材料及其制備方法。

本發明的目的是這樣實現的：一種普魯士藍類鈉電正極材料，所述的普魯士藍類鈉電正極材料為一次顆粒或一次顆粒堆積而成二次顆粒，所述的顆粒形貌為立方形或類立方形；

所述的一次顆粒的平均粒徑D50為0.5-1.5μm，所述的堆積的二次顆粒的平均粒徑D50為2.0-15.0μm；

所述的普魯士藍類鈉電正極材料的通式為Na_xM[A(CN)₆]_y·nH₂O，其中M為Mn、Fe、Ni、Cu、Zn中的至少一種；A為Mn、Fe、Ni、Cu、Zn中的至少一種；x、y的范圍分別為1.5＜x≤2，0＜y≤1。

所述的普魯士藍類鈉電正極材料的制備方法，其特征在于：所述的制備方法包括以下步驟：

步驟S1：將鈉鹽與去離子水配成溶液A；

步驟S2：將過渡金屬鹽a與去離子水配成溶液B；

步驟S3：將過渡金屬鹽b及絡合劑與去離子水配成溶液C；

步驟S4：將溶液A注入至反應釜中；然后溶液B和溶液C加至溶液A中，發生共沉淀反應，同時伴隨氣體注入，直至反應結束；

步驟S5：將步驟S4產生的沉淀物，分離、干燥和過篩后得到普魯士藍類鈉電正極材料；

步驟S6：將上述獲得的正極材料與導電劑、PVDF和NMP混合后，經涂布、干燥、輥壓和裁切后得正極片。

所述的步驟S1中的鈉鹽包含括氯化鈉、硫酸鈉、乙酸鈉、碳酸鈉、硝酸鈉和硫酸氫鈉中的至少一種；所述的溶液A的濃度為0.5-5.0mol/L。