本发明专利技术提供一种基于石墨/普鲁士蓝正极材料的钠离子电池的制备方法，具体步骤为：将氯化亚铁溶液和亚铁氰化钠溶液混合，先程序升温至70‑90℃，再程序降温至室温，洗涤干燥，得到普鲁士蓝纳米球；然后将普鲁士蓝纳米球加至氧化石墨溶液搅拌混合，分离冷淬冻干，得到氧化石墨包覆普鲁士蓝纳米球，再经水合肼中还原得到石墨/普鲁士蓝；最后将石墨/普鲁士蓝与导电剂、异丙醇和偏聚四氟乙烯，研磨真空干燥压片作为正极，以金属钠片作为负极，以NaClO4为电解液，壳聚糖膜作为隔膜，在氩气氛围下组装形成基于石墨/普鲁士蓝的钠离子电池。本发明专利技术制备的钠离子电池稳定循环性好，容量维持率高达90％以上。
【技术实现步骤摘要】
一种基于石墨/普鲁士蓝正极材料的钠离子电池的制备方法
本专利技术属于钠离子电池材料
，具体涉及一种基于石墨/普鲁士蓝正极材料的钠离子电池的制备方法。
技术介绍
随着传统化石能源的逐渐匮乏以及日益严重的环境问题，发展新型可再生能源成为必然趋势。再生能源也对储能技术的最高效能做出了更高要求。在储能技术中储能介质的能量密度和功率密度方面的性能十分重要。目前锂电池和钠电池发展较为迅速。金属钠和锂是同一主题元素，Na/Na+电对标准电极电势-2.71V，与Li/Li+电对标准电极电势-3.04V接近，钠离子电池也与锂离子电池的工作原理一样，但是钠离子比锂离子具有更大的离子半径，因此需要更大的离子通道，因此储锂电极材料的不一定适合钠离子储存。普鲁士蓝是一种古老的蓝色染料，最早被用来上釉和做油画染料，之后被用于催化和电池方面。普鲁士蓝及其衍生物具有特殊的开框架结构，晶格内部应力小，结构稳定，其理论比容量为62mA·h/g，适合碱金属离子的快速迁移，可使电流密度显著提高，而且循环稳定性好。中国专利CN103208628B公开的一类钠离子电池正极材料及其制备方法与应用，将K2Cu(CN)3和KCl溶于水中得到澄清溶液，在60℃下缓慢滴加MnCl2和镍粉，搅拌静置，分离干燥得到钠离子电池用普鲁士蓝类化合物/金属复合正极材料。该正极材料的反应机理为双电子反应，因此具有更高的容量和可调的电压范围。中国专利CN103441241B公开的一种普鲁士蓝类配合物/碳复合材料的制备方法及应用，将Na4Fe(CN)6:HCl：科琴黑＝1:0.1:5的摩尔分数称取原料，加入水作为溶剂，60℃加热16h，分离干燥，得到普鲁士蓝类配合物/碳复合材料，该复合材料中普鲁士蓝类配合物生长过程缓慢，结晶结构较为完整，作为钠离子电池正极材料时表现出高的循环容量及优异的循环稳定性。由上述现有技术可知，普鲁士蓝及其衍生物材料在电池领域的应用研究已经较多，但是基于普鲁士蓝电极材料在使用时容量的稳定性方面仍有待提高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于石墨/普鲁士蓝正极材料的钠离子电池的制备方法，将石墨/普鲁士蓝与导电剂、异丙醇和偏聚四氟乙烯，研磨真空干燥压片作为正极，以金属钠片作为负极，以NaClO4为电解液，壳聚糖膜作为隔膜，在氩气氛围下组装形成基于石墨/普鲁士蓝的钠离子电池。本专利技术制备的钠离子电池稳定循环性好，容量维持率高达90％以上。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种基于石墨/普鲁士蓝正极材料的钠离子电池的制备方法，包括以下步骤：(1)将氯化亚铁溶于去离子水中，加入表面活性剂F127，并超声搅拌至清液，记为溶液A，将亚铁氰化钠溶于去离子水中，超声搅拌至清液，记为溶液B；(2)将步骤(1)制备的溶液A和步骤(1)制备的溶液B转移到反应釜中，拧紧釜盖并转移到烘箱中，先程序升温至70-90℃，反应10-30h，再程序降温至室温，洗涤，在110-130℃下真空干燥过夜，得到普鲁士蓝纳米球；(3)将步骤(2)制备的普鲁士蓝纳米球加至氧化石墨溶液，常温下搅拌4h，得到氧化石墨复合普鲁士蓝，离心分离，液氮冷淬，冻干48-96h，得到氧化石墨包覆普鲁士蓝纳米球，再加入水合肼中，在50-70℃下反应过夜，得到石墨/普鲁士蓝；(4)将壳聚糖加入到2％的醋酸溶液，恒温搅拌均匀至溶解，脱气固化4h成膜，将膜浸入2％的氢氧化钠溶液中40-60min，取出，洗涤晾干，得到壳聚糖膜；(5)将步骤(3)制备的石墨/普鲁士蓝与导电剂混合，研磨成糊状，滴加异丙醇和偏聚四氟乙烯，继续研磨至干燥，形成黑色固体，将黑色固体碾成薄膜状，真空干燥压片，作为正极，以金属钠片作为负极，以NaClO4为电解液，步骤(4)制备的壳聚糖膜作为隔膜，在氩气氛围下组装形成基于石墨/普鲁士蓝的钠离子电池。作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，溶液A中氯化亚铁和溶液B中亚铁氰化钠的摩尔比为2:1。作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，程序升温的温度优选为84-86℃，升温速率为1-3℃/min，程序降温的降温速率为0.1-1℃/min。作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，普鲁士蓝纳米球的粒径为100-400nm。作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，氧化石墨溶液与普鲁士蓝纳米球的液料比为150ml:200mg，氧化石墨烯的浓度为10-50％。作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，氧化石墨包覆普鲁士蓝纳米球与水合肼的液料比为100mg：20-25ml。作为上述技术方案的优选，所述步骤(4)中，壳聚糖与醋酸溶液的液料比为2g：100-150ml。作为上述技术方案的优选，所述步骤(5)中，导电剂为导电剂Super-P，石墨/普鲁士蓝与导电剂、异丙醇和偏聚四氟乙烯的液料比为70-80mg:20mg：1-2ml:10-15mg。作为上述技术方案的优选，所述步骤(5)中，真空干燥的温度为120-130℃，真空干燥的时间为12-16h，压片的压力为15-25MPa，压片的时间为30-60s。作为上述技术方案的优选，所述步骤(5)中，电解液中NaClO4的浓度为1-1.5mol/L，电解液中还含有体积比为1:1:0.05的乙基碳酸酯、碳酸二乙烯酯和氟代碳酸乙烯酯。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术制备的基于石墨/普鲁士蓝的钠离子电池中采用石墨/普鲁士蓝作为正极的主要材料，其中普鲁士蓝为纳米球，纳米球能自组装团聚，提高正极的电化学性能，同时将石墨完整的包覆普鲁士蓝纳米球，进一步提高纳米球的导电性能，提高普鲁士蓝的长期的循环稳定性，将石墨/普鲁士蓝作为正极后，钠离子电池正极容量不易衰减，而且倍率性能好。(2)本专利技术制备的基于石墨/普鲁士蓝的钠离子电池中采用壳聚糖膜作为隔膜，壳聚糖是甲壳素经脱乙酰化处理的产物，属于天然含氨基的均态直链多糖，从天然产物中提取，能自然降解，壳聚糖分子结构中氨基上有一孤对电子，能够提供给Na+上的空轨道，使Na+很容易的膜间迁移，降低了充电电压，提高了放电电压，有利于降低电池的损耗，提高电池的循环稳定性。(3)本专利技术制备的基于石墨/普鲁士蓝的钠离子电池的原料成本低，来源广泛，制备方法简单，试验可重复性好，制备的钠离子电池循环稳定性好，循环500次后的容量维持率高达90％以上。具体实施方式下面将结合具体实施例来详细说明本专利技术，在此本专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。实施例1：(1)将4mmol的氯化亚铁溶于100ml去离子水中，加入50mg的表面活性剂F127，并超声搅拌至清液，记为溶液A，将2mmol亚铁氰化钠溶于100ml去离子水中，超声搅拌至清液，记为溶液B。(2)将溶液A和溶液B转移到反应釜中，拧紧釜盖并转移到烘箱中，先程序升温至70℃，升温速率为1℃/min，反应10h，再以0.1℃/min的降温速率程序降温至室温，先用去离子水以5000rpm的速率离心洗涤2次，再用甲醇以5000rpm的速率离心洗涤1次，在110℃下真空干燥5h，得到粒径为400nm的普鲁士蓝纳米球。(3)将200mg普鲁士蓝纳米球加至150ml浓度为10％氧化石墨溶液，常温下搅拌4h，得到氧化石墨复合普鲁士蓝，离心分离，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于石墨/普鲁士蓝正极材料的钠离子电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将氯化亚铁溶于去离子水中，加入表面活性剂F127，并超声搅拌至清液，记为溶液A，将亚铁氰化钠溶于去离子水中，超声搅拌至清液，记为溶液B；(2)将步骤(1)制备的溶液A和步骤(1)制备的溶液B转移到反应釜中，拧紧釜盖并转移到烘箱中，先程序升温至70‑90℃，反应10‑30h，再程序降温至室温，洗涤，在110‑130℃下真空干燥过夜，得到普鲁士蓝纳米球；(3)将步骤(2)制备的普鲁士蓝纳米球加至氧化石墨溶液，常温下搅拌4h，得到氧化石墨复合普鲁士蓝，离心分离，液氮冷淬，冻干48‑96h，得到氧化石墨包覆普鲁士蓝纳米球，再加入水合肼中，在50‑70℃下反应过夜，得到石墨/普鲁士蓝；(4)将壳聚糖加入到2％的醋酸溶液，恒温搅拌均匀至溶解，脱气固化4h成膜，将膜浸入2％的氢氧化钠溶液中40‑60min，取出，洗涤晾干，得到壳聚糖膜；(5)将步骤(3)制备的石墨/普鲁士蓝与导电剂混合，研磨成糊状，滴加异丙醇和偏聚四氟乙烯，继续研磨至干燥，形成黑色固体，将黑色固体碾成薄膜状，真空干燥压片，作为正极，以金属钠片作为负极，以NaClO4为电解液，步骤(4)制备的壳聚糖膜作为隔膜，在氩气氛围下组装形成基于石墨/普鲁士蓝的钠离子电池。...
【技术特征摘要】
1.一种基于石墨/普鲁士蓝正极材料的钠离子电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将氯化亚铁溶于去离子水中，加入表面活性剂F127，并超声搅拌至清液，记为溶液A，将亚铁氰化钠溶于去离子水中，超声搅拌至清液，记为溶液B；(2)将步骤(1)制备的溶液A和步骤(1)制备的溶液B转移到反应釜中，拧紧釜盖并转移到烘箱中，先程序升温至70-90℃，反应10-30h，再程序降温至室温，洗涤，在110-130℃下真空干燥过夜，得到普鲁士蓝纳米球；(3)将步骤(2)制备的普鲁士蓝纳米球加至氧化石墨溶液，常温下搅拌4h，得到氧化石墨复合普鲁士蓝，离心分离，液氮冷淬，冻干48-96h，得到氧化石墨包覆普鲁士蓝纳米球，再加入水合肼中，在50-70℃下反应过夜，得到石墨/普鲁士蓝；(4)将壳聚糖加入到2％的醋酸溶液，恒温搅拌均匀至溶解，脱气固化4h成膜，将膜浸入2％的氢氧化钠溶液中40-60min，取出，洗涤晾干，得到壳聚糖膜；(5)将步骤(3)制备的石墨/普鲁士蓝与导电剂混合，研磨成糊状，滴加异丙醇和偏聚四氟乙烯，继续研磨至干燥，形成黑色固体，将黑色固体碾成薄膜状，真空干燥压片，作为正极，以金属钠片作为负极，以NaClO4为电解液，步骤(4)制备的壳聚糖膜作为隔膜，在氩气氛围下组装形成基于石墨/普鲁士蓝的钠离子电池。2.根据权利要求1所述的一种基于石墨/普鲁士蓝正极材料的钠离子电池的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，溶液A中氯化亚铁和溶液B中亚铁氰化钠的摩尔比为2:1。3.根据权利要求1所述的一种基于石墨/普鲁士蓝正极材料的钠离子电池的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，程序升温的温度优选为84-86℃，升温速率为1-3℃/min，...
【专利技术属性】
技术研发人员：王海燕，
申请(专利权)人：东莞市佳乾新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。