电极活性材料、正极及其制备方法和钾离子电池技术

技术编号:21366792 阅读:65 留言:0更新日期:2019-06-15 10:30
本发明专利技术涉及一种电极活性材料、正极及其制备方法和钾离子电池。一种电极活性材料,该电极活性材料的化学式为KNixCu1‑xFe(CN)6,其中,0

Electrode active material, cathode, preparation method and potassium ion battery

The invention relates to an electrode active material, a positive electrode, a preparation method thereof and a potassium ion battery. An electrode active material, the chemical formula of which is KNixCu1_xFe(CN)6, in which 0.

【技术实现步骤摘要】
电极活性材料、正极及其制备方法和钾离子电池
本专利技术涉及钾离子电池,特别是涉及一种电极活性材料、正极及其制备方法和钾离子电池。
技术介绍
基于碱离子嵌入的水系电解质可充电电池由于其固有的安全性和低成本而是有吸引力的候选者,但不同的电池体系具有不同的有点与缺点。水系锂离子电池已被全面的研究,但它们通常显示出稳定性差;水系钠离子电池可满足低成本要求,但容量低;水系钾离子电池由于低廉的价格与优异的容量被认为是最具发展前景的下一代能源储存体系之一。但是,目前水系钾离子电池普遍存在容量保持率较低的问题。
技术实现思路
基于此,有必要提供一种能够提高钾离子电池的容量保持率的电极活性材料。一种电极活性材料,所述电极活性材料的化学式为KNixCu1-xFe(CN)6,其中,0<x<1。经证实,上述电极活性材料能够有效提高钾离子电池的容量保持率。一种电极活性材料的制备方法,包括以下步骤:将氯化铜、氯化镍及铁氰化钾混合反应,得到所述电极活性材料,其中,所述电极活性材料的化学式为KNixCu1-xFe(CN)6,0<x<1。在其中一个实施例中,所述氯化铜与所述氯化镍的摩尔比为1:1~1:2,所述氯化铜与所述铁氰化钾的摩尔比为1:12~1:24。在其中一个实施例中,所述将氯化铜、氯化镍及铁氰化钾混合反应的步骤包括:将所述氯化铜与所述氯化镍在水中混合,得到混合溶液;及将所述混合溶液与所述铁氰化钾混合反应,得到所述电极活性材料。在其中一个实施例中,在所述将所述混合溶液与所述铁氰化钾混合反应的步骤之后,还包括将所述混合反应的产物纯化的步骤。一种正极,制备所述正极的原料包括上述电极活性材料或上述电极活性材料的制备方法制得的电极活性材料。在其中一个实施例中,所述原料还包括粘结剂和导电剂中的至少一种。在其中一个实施例中,所述原料还包括粘结剂和导电剂,所述粘结剂选自聚偏氟乙烯、丙烯酸酯及聚醋酸乙烯酯中的至少一种;及/或导电剂选自炭黑、石墨及石墨烯中的至少一种。一种正极的制备方法,包括以下步骤:将原料混合制浆,得到所述正极,其中,所述原料包括上述电极活性材料或上述电极活性材料的制备方法制得的电极活性材料。一种钾离子电池,包括正极,所述正极为上述正极或由上述正极的制备方法制得。附图说明图1是实施例1的电极活性材料的SEM图;图2是实施例1的电极活性材料的能谱分析图;图3是实施例1的电极活性材料的元素扫描图;图4是实施例1的电极活性材料的XRD图;图5是实施例1的电极活性材料的红外光谱图;图6是实施例1的正极在5mVs-1扫速下的第1圈至第3圈的循环伏安曲线;图7是实施例1的正极在50mAg-1电流密度下的循环性能图;图8是实施例2的电极活性材料的SEM图;图9是实施例2的正极在5mVs-1扫速下的第1圈至第3圈的循环伏安曲线;图10是实施例2的正极在50mAg-1电流密度下的循环性能图;图11是对比例1的电极活性材料的SEM图;图12是对比例1的电极活性材料的XRD图;图13是对比例1的正极在5mVs-1扫速下的第1圈至第3圈的循环伏安曲线;图14是对比例1的正极在50mAg-1电流密度下的循环性能图。具体实施方式为了便于理解本专利技术,下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的部分实施例。但是,本专利技术可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使本专利技术公开内容更加透彻全面。除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本专利技术。一实施方式的电极活性材料,该电极活性材料的化学式为KNixCu1-xFe(CN)6,其中,0<x<1。上述电极活性材料的制备方法,包括以下步骤:将氯化铜、氯化镍及铁氰化钾混合反应,得到上述电极活性材料。具体地,将氯化铜、氯化镍及铁氰化钾混合反应的步骤包括步骤S110~S130。步骤S110、将氯化铜与氯化镍混合,得到混合溶液。具体地,将氯化铜与氯化镍在水中混合,得到混合液。混合溶液中氯化铜与氯化镍的摩尔比为1:1~1:2。混合溶液中氯化铜的浓度为0.1mmol/mL,混合溶液中氯化镍的浓度为0.1mmol/mL~0.2mmol/mL。优选地,混合溶液中氯化铜的浓度为0.1mmol/mL,混合溶液中氯化镍的浓度为0.1mmol/mL~0.15mmol/mL。步骤S130、将混合溶液与铁氰化钾混合反应,得到电极活性材料。具体地,铁氰化钾为铁氰化钾溶液。氯化铜与铁氰化钾的摩尔比为1:12~1:24。进一步地,铁氰化钾为铁氰化钾水溶液。在混合溶液与铁氰化钾混合反应的体系中,铁氰化钾的终浓度为0.6mmol/mL~1.2mmol/mL。优选地,在混合溶液与铁氰化钾混合反应的体系中,铁氰化钾的终浓度为0.6mmol/mL~0.9mmol/mL。在其中一个实施例中,混合溶液与铁氰化钾混合反应在搅拌的条件下进行。具体地,搅拌的速率为1000r/min~1200r/min,搅拌的时间为4小时~6小时。在其中一个实施例中,在混合溶液与铁氰化钾混合反应的步骤之后,还包括将混合反应的产物纯化的步骤。具体地,将混合溶液与铁氰化钾混合反应的产物静置20小时~24小时,得到沉淀。然后洗涤沉淀,并将洗涤后的沉淀干燥,得到电极活性材料,即KNixCu1-xFe(CN)6。进一步地,分别采用去离子水与乙醇洗涤三次。干燥的温度为60℃~80℃,干燥的时间为20小时~24小时。上述电极活性材料的制备采用共沉淀反应,操作简捷,无需复杂的制备流程。并且原材料铁氰化钾、氯化铜的氯化镍的成本低。一实施方式的正极,该正极的原料包括上述电极活性材料。具体地,正极材料的原料还包括辅料。辅料包括粘结剂和导电剂中的至少一种。进一步地,粘结剂选自聚偏氟乙烯、丙烯酸酯及聚醋酸乙烯酯中的至少一种。导电剂选自炭黑、石墨及石墨烯中的至少一种。在其中一个实施例中,以质量份数计,正极材料的原料包括7份~8份的上述电极活性材料及2份~3份的辅料。在其中一个实施例中,以质量份数计,正极材料的原料包括7份~8份的上述电极活性材料、1份~2份的粘结剂及1份~2份的导电剂。上述正极的原料包括上述电极活性材料,由上述正极的原料制得的钾离子电池循环性能良好。上述正极的制备方法,包括以下步骤:将原料混合制浆,得到正极。具体地,将上述正极的原料与水混合,得到浆料,其中浆料中固体含量为95%~98%。然后将浆料涂布、烘烤,得到正极。上述正极的制备方法简捷,易操作,适合工业化生产。一实施方式的钾离子电池,包括上述正极。具体地,上述钾离子还包括负极及电解液。在其中一个实施例中,钾离子电池的充放电电压区间为0V~1.2V。经证实,采用上述正极制备的钾离子电池的容量保持率高、循环性能好,适合作为高能量密度的储能电池。另外,上述钾离子电池为水系电池,安全性高。具体实施例以下结合具体实施例进行详细说明。以下实施例如未特殊说明,则不包括除不可避免的杂质外的其他组分。实施例中采用药物和仪器如非特别说明,均为本领域常规选择。实施例中未注明具体条件的实验方法,按照常规条件,例如文献、书本中所述的本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种电极活性材料,其特征在于,所述电极活性材料的化学式为KNixCu1‑xFe(CN)6,其中,0<x<1。

【技术特征摘要】
1.一种电极活性材料,其特征在于,所述电极活性材料的化学式为KNixCu1-xFe(CN)6,其中,0<x<1。2.一种电极活性材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:将氯化铜、氯化镍及铁氰化钾混合反应,得到所述电极活性材料,其中,所述电极活性材料的化学式为KNixCu1-xFe(CN)6,0<x<1。3.根据权利要求2所述的电极活性材料的制备方法,其特征在于,所述氯化铜与所述氯化镍的摩尔比为1:1~1:2,所述氯化铜与所述铁氰化钾的摩尔比为1:12~1:24。4.根据权利要求2所述的电极活性材料的制备方法,其特征在于,所述将氯化铜、氯化镍及铁氰化钾混合反应的步骤包括:将所述氯化铜与所述氯化镍在水中混合,得到混合溶液;及将所述混合溶液与所述铁氰化钾混合反应,得到所述电极活性材料。5.根据权利要求4所述的电极活性材料的制备方法,其特征在于,在所述将所述混合溶液与所...

【专利技术属性】
技术研发人员:李铁鑫吴文剑范洪波邱永福金具涛苏大为汪国秀
申请(专利权)人:东莞理工学院
类型:发明
国别省市:广东,44

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