一种提高普鲁士蓝及其衍生物固含量的方法和钠离子电池技术

本发明专利技术涉及钠离子电池技术领域，尤其涉及一种提高普鲁士蓝及其衍生物固含量的方法和钠离子电池。本发明专利技术提供了一种提高普鲁士蓝及其衍生物固含量的方法，包括以下步骤：将固相的黄血盐和固相的可溶性金属盐加入底液中进行反应，得到含有普鲁士蓝及其衍生物的反应液；其中，底液为包括可溶性的硫酸盐和/或氯化盐的溶液。本发明专利技术提供的方法可以使得含有普鲁士蓝及其衍生物的反应液的固含量达到50％，大大减少了工业废水的产生，经济环保。经济环保。经济环保。

【技术实现步骤摘要】
一种提高普鲁士蓝及其衍生物固含量的方法和钠离子电池


[0001]本专利技术涉及钠离子电池
，具体而言，涉及一种提高普鲁士蓝及其衍生物固含量的方法和钠离子电池。

技术介绍

[0002]普鲁士蓝类材料的分子式为A
x
M
y
M'1
‑
y[Fe(CN)6]1
‑
z*nH2O，其中A为Na或者K；M，M'为Fe、Co、Mn、Ni、Cu中的一种或者几；0≤x≤2，0<y≤1，0≤z<1，0≤n≤3.5。普鲁士蓝类材料具有比容量高、电压平台高、成本低等特点，在稳定性进而功率特性等方面具有突出的优势；同时普鲁士蓝类材料具有合适的开框架结构，可以为钠离子提供快速传输的离子通道，是一类优异的钠离子电池正极材料。
[0003]传统工艺在制备普鲁士蓝类材料作为钠离子电池正极材料时，通常用水配制黄血盐钠溶液和金属盐溶液(例如锰、铁、铜、镍等金属的可溶盐，可溶盐如：氯化盐、硫酸盐、草酸盐、柠檬酸盐等)，通过液相沉淀法制备普鲁士蓝类材料。两个反应液同时缓慢加入反应容器中，或者其中一个溶液加入到另一个溶液中。由于制备过程中成核和晶体生长速率难以控制，导致产物中存在很多缺陷。为了制备缺陷更少的材料，一般要采用低溶度的反应液，同时受限于溶解度，直接用水做溶剂，反应结束时反应容器中普鲁士蓝类材料的固含量比较低，一般在10％左右，产生大量的废水，严重制约了反应的产能和效率。另外传统工艺制备出的材料颗粒小，结晶度差，流动性不好，导致电池极片压实低，性能差。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一目的在于提供一种提高普鲁士蓝及其衍生物固含量的方法，该方法将固相原料直接添加到底液中进行反应，提高了含有普鲁士蓝及其衍生物的反应液的固含量，大大减少了水的用量，提高了装置的空间利用率。
[0006]本专利技术的第二目的在于提供一种普鲁士蓝及其衍生物的制备方法，该制备方法操作简便、产量高、产生的工业废水少、成本低、经济环保，可实现大规模工业化生产。
[0007]本专利技术的第三目的在于提供一种钠离子电池，其具有优异的电化学性能。
[0008]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0009]一种提高普鲁士蓝及其衍生物固含量的方法，包括以下步骤：
[0010]将固相的黄血盐和固相的可溶性金属盐加入底液中进行反应，得到含有普鲁士蓝及其衍生物的反应液；
[0011]其中，所述底液为包括可溶性的硫酸盐和/或氯化盐的溶液。
[0012]一种普鲁士蓝及其衍生物的制备方法，包括上述的提高普鲁士蓝及其衍生物固含量的方法。
[0013]一种钠离子电池，包括上述的普鲁士蓝及其衍生物的制备方法制得的普鲁士蓝及其衍生物。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0015](1)本专利技术提供了一种提高普鲁士蓝及其衍生物固含量的方法，将固相的黄血盐和固相的可溶性金属盐缓慢加入含有可溶性的硫酸盐和/或氯化盐的溶液中进行反应。该方法通过各步骤的配合，通过控制各原料的添加量以及反应的条件参数，使得到的含有普鲁士蓝及其衍生物的反应液的固含量为10％～50％，大大减少了反应过程中水的用量，提高了装置的空间利用率，操作简单、经济环保；同时有利于提高普鲁士蓝及其衍生物的颗粒尺寸、结晶度、流动性和电化学性能。
[0016](2)本专利技术提供了一种普鲁士蓝及其衍生物的制备方法，将上述提高普鲁士蓝及其衍生物固含量的方法应用于普鲁士蓝及其衍生物的制备中。该制备方法提高了普鲁士蓝及其衍生物的产率，可减少50％的工业废水；同时生成的普鲁士蓝及其衍生物的颗粒大、结晶度好、流动性好，具有优异的电化学性能。
[0017](3)本专利技术提供了一种钠离子电池，采用上述制备方法得到的普鲁士蓝及其衍生物作为电池正极的主要材料，使得制得的钠离子电池稳定性好、电化学性能优异。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0019]图1为本专利技术实施例1制备得到的普鲁士蓝衍生物的SEM图。
[0020]图2为本专利技术制备的电池的充放电曲线图。
具体实施方式
[0021]下面将结合具体实施方式对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0022]下面对本专利技术实施例的提高普鲁士蓝及其衍生物固含量的方法及其应用进行具体说明。
[0023]本专利技术的一些实施方式提供了一种提高普鲁士蓝及其衍生物固含量的方法，包括以下步骤：
[0024]将固相的黄血盐和固相的可溶性金属盐加入底液中进行反应，得到含有普鲁士蓝及其衍生物的反应液；
[0025]其中，底液为包括可溶性的硫酸盐和/或氯化盐的溶液。
[0026]本专利技术通过将固相原料缓慢添加到含有可溶性的硫酸盐和/或氯化盐的溶液中进行反应的方法，可提高装置中反应液的固含量，减少了反应过程中水的用量，提高了装置的空间利用率。
[0027]在本专利技术的一些实施方式中，固相的黄血盐和固相的可溶性金属盐为经过粉碎的固体粉末；优选地，粉碎包括球磨和气流粉碎中的一种或两种。在一些具体的实施方式中，将固相的黄血盐和固相的可溶性金属盐粉碎混合后加入底液中进行反应。
[0028]在本专利技术的一些实施方式中，上述含有普鲁士蓝及其衍生物的反应液的固含量为10％～50％。
[0029]本专利技术通过控制固相的黄血盐和固相的可溶性金属盐的添加量，从而实现含有普鲁士蓝及其衍生物的反应液的固含量在10％～50％范围内任意可调。
[0030]在本专利技术的一些实施方式中，底液中可溶性的硫酸盐和/或氯化盐的浓度为1～3mol/L；典型但非限制性的，例如，底液中可溶性的硫酸盐和/或氯化盐的浓度为1mol/L、1.5mol/L、2mol/L、2.5mol/L或3mol/L。其中，可溶性的硫酸盐包括硫酸钠和硫酸钾中的一种或两种；可溶性的氯化盐包括氯化钠和氯化钾中的一种或两种。
[0031]在本专利技术的一些实施方式中，黄血盐包括黄血盐钠和/或黄血盐钾，典型但非限制性的，例如，黄血盐为黄血盐钠或黄血盐钾，或者，黄血盐钠和黄血盐钾的组合。
[0032]在本专利技术的一些实施方式中，可溶性金属盐中的金属包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高普鲁士蓝及其衍生物固含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：将固相的黄血盐和固相的可溶性金属盐加入底液中进行反应，得到含有普鲁士蓝及其衍生物的反应液；其中，所述底液为包括可溶性的硫酸盐和/或氯化盐的溶液。2.根据权利要求1所述的提高普鲁士蓝及其衍生物固含量的方法，其特征在于，所述含有普鲁士蓝及其衍生物的反应液的固含量为10％～50％。3.根据权利要求1所述的提高普鲁士蓝及其衍生物固含量的方法，其特征在于，所述底液中可溶性的硫酸盐和/或氯化盐的浓度为1～3mol/L。4.根据权利要求1所述的提高普鲁士蓝及其衍生物固含量的方法，其特征在于，所述黄血盐包括黄血盐钠和/或黄血盐钾。5.根据权利要求1所述的提高普鲁士蓝及其衍生物固含量的方法，其特征在于，所述可溶性金属盐中的金属包括锰、铁、铜和镍中的至少一种；优选地，所述可溶性金属盐包括金属的氯化盐、硫酸盐、草酸盐和柠檬酸盐中...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗灏，臧俊，张成龙，李奇峰，
申请(专利权)人：山东零壹肆先进材料有限公司，
类型：发明
国别省市：