管状普鲁士蓝钠/钾离子电池正极材料制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及一种长循环寿命的管状普鲁士蓝钠/钾离子电池正极材料制备方法及应用。该方法步骤如下：将适量的表面活性剂加入去离子水中搅拌得A，将适量的亚铁亚铁氰化盐加入水中搅拌得B，称取适量的碳纤维加入去离子水中，超声分散一定时间得C，将A加入B中在一定温度下搅拌，加入C继续搅拌，将所得混合物转移至水热反应釜中，保温，然后使用乙醇和去离子水清洗3次后，转移至一定温度的真空干燥箱内干燥一定时间，获得管状普鲁士蓝钠/钾离子电池正极材料。本次发明专利技术的管状普鲁士蓝材料运用于钠离子电池及钾离子电池的正极材料，并拥有良好的长循环性能，为未来钠离子电池及钾离子电池发展提供良好的基础。发展提供良好的基础。发展提供良好的基础。

【技术实现步骤摘要】
管状普鲁士蓝钠/钾离子电池正极材料制备方法及应用


[0001]本专利技术体涉及一种管状普鲁士蓝钠/钾离子电池正极材料制备方法及应用，属于钠离子电池正极材料


技术介绍

[0002]锂离子电池 (LIB) 因其高能量密度、高电压和长寿命而成为商业上成功的储能设备，可为大多数便携式电子设备供电。由于锂资源稀缺，而人们对锂电池的需求逐年上升，锂的价格飞速攀长，钠离子电池和钾离子电池因在大规模储能方面具有巨大的潜在优势而受到人们的广泛关注。
[0003]钠离子电池和钾离子电池的正极材料是制约其电化学性能的重要因素之一。目前，电池正极材料主要分为以下三类：过渡金属氧化物、聚阴离子类和普鲁士蓝及衍生物。其中，普鲁士蓝正极材料具有开放的大框架和隧道结构，理论容量高达170mAh/g，因原料成本低廉，制备简单，环境友好等优点而成为具有前景的钠离子及钾离子电池正极材料之一。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种管状普鲁士蓝钠/钾离子电池正极材料制备方法及应用，提高电池的放电比容量。
[0005]本专利技术长循环寿命的管状普鲁士蓝钠/钾离子电池正极材料制备方法，步骤如下：将适量的表面活性剂加入去离子水中，搅拌一定时间，得A。
[0006]将适量的亚铁亚铁氰化盐加入水中搅拌一定时间，得B。
[0007]称取适量的碳纤维加入去离子水中，超声分散一定时间，得C。
[0008]将A加入B中在一定温度下搅拌30min后，加入C继续搅拌一定时间。
[0009]将（4）中所得混合物转移至水热反应釜中，在一定温度保温一定时间。
[0010]将步骤（5）中所得材料使用乙醇和去离子水清洗3次后，转移至一定温度的真空干燥箱内干燥一定时间，获得管状普鲁士蓝钠/钾离子电池正极材料。
[0011]本专利技术优选地，步骤（1）中的适量指0.1~10 mmol，一定时间是10~20min；本专利技术优选地，步骤（1）中的表面活性剂是指十二烷基苯磺酸钠、羧甲基纤维素钠、柠檬酸钠等中的一种或多种。
[0012]本专利技术优选地，步骤（2）中的适量指0.4~5mmol，一定时间是10~30min；本专利技术优选地，步骤（3）中的适量指0.1~5mg，一定时间是10~30min；本专利技术优选地，步骤（4）中的一定温度是指40~60℃，一定时间是1~6h；本专利技术优选地，步骤（5）中的一定温度是指60~120℃，一定时间是4~24h；本专利技术优选地，步骤（6）中的一定温度是指50~100℃，一定时间是6~24h；本专利技术优选地，步骤（6）得到的普鲁士蓝材料作为钠离子电池、钾离子电池的正极材料进行应用。
[0013]具体的应用方法如下：
（1）将管状普鲁士蓝钠/钾离子电池正极材料与导电剂和粘结剂按照8:1:1的比例充分研磨混合均匀后，加入N
‑
甲基吡咯烷酮溶剂，搅拌均匀后得到预涂精制浆液；（2）将上述预涂精制浆液涂布于铝箔上，然后将电极片真空干燥处理12h后即得钠离子电池或钾离子电池正极电极片，所得正极电极片用于纽扣型电池钠离子电池或钾离子电池。
[0014]本专利技术方法所制备的管状普鲁士蓝钠/钾离子电池正极材料在0.5C下首次放电比容量为126.8mAh g
‑1，在10C下循环5000次后充放电效率达99.53%。本专利技术以碳纤维为模板，采用水热法获得普鲁士蓝正极材料，该方法反应条件温和，工艺简单，操作方便，生产成本低廉，在大规模生产上拥有巨大的发展潜力。
附图说明
[0015]图1是实施例2的XRD图谱。
[0016]图2是实施例2的电池循环性能图。
实施方式
[0017]下面结合实施例对本专利技术做进一步说明，但不限于此。
实施例
[0018]本专利技术一种长循环寿命的管状普鲁士蓝钠/钾离子电池正极材料制备方法，步骤如下：将0.5mmol的羧甲基纤维素钠加入去离子水中，搅拌10min，得A。
[0019]将0.4mmol亚铁亚铁氰化盐加入水中搅拌10min，得B。
[0020]称取0.15mg碳纤维加入去离子水中，超声分散10~30min，得C。
[0021]将A加入B中在60℃下搅拌30min后，加入C继续搅拌4h。
[0022]将（4）中所得混合物转移至水热反应釜中，在80℃保温14h。
[0023]将步骤（5）中所得材料使用乙醇和去离子水清洗3次后，转移至80℃的真空干燥箱内干燥12h，获得普鲁士蓝材料。
[0024]将管状普鲁士蓝正极材料与导电剂和粘结剂按照8:1:1的比例充分研磨混合均匀后，加入N
‑
甲基吡咯烷酮溶剂，搅拌均匀后得到预涂精制浆液。
[0025]将上述预涂精制浆液涂布于铝箔上，然后将电极片真空干燥处理12h后即得钠离子电池或钾离子电池正极电极片，所得正极电极片用于纽扣型电池钠离子电池或钾离子电池。
实施例
[0026]一种长循环寿命的管状普鲁士蓝钠/钾离子电池正极材料制备方法，步骤如下：将0.8mmol的十二烷基苯磺酸钠加入去离子水中，搅拌15min，得A。
[0027]将0.4mmol亚铁亚铁氰化盐加入水中搅拌15min，得B。
[0028]称取0.15mg碳纤维加入去离子水中，超声分散10min，得C。
[0029]将A加入B中在60℃下搅拌30min后，加入C继续搅拌3h。
[0030]将（4）中所得混合物转移至水热反应釜中，在90℃保温12h。
[0031]将步骤（5）中所得材料使用乙醇和去离子水清洗3次后，转移至85℃的真空干燥箱内干燥12h，获得普鲁士蓝电池正极材料。
[0032]将管状普鲁士蓝正极材料与导电剂和粘结剂按照8:1:1的比例充分研磨混合均匀后，加入N
‑
甲基吡咯烷酮溶剂，搅拌均匀后得到预涂精制浆液。
[0033]将上述预涂精制浆液涂布于铝箔上，然后将电极片真空干燥处理12h后即得钠离子电池正极电极片，所得正极电极片用于纽扣型电池钠离子电池。
[0034]对实施例2获得的普鲁士蓝电池正极材料进行测量XRD图谱，获得如图1所示的XRD图谱。对实施例2制备的纽扣型电池钠离子电池进行电池循环性能测试，如图2中电池循环性能图， 其中上部线条为充放电效率与循环次数关系图。下部线条为克放电容量与循环次数关系图。
[0035]本专利技术方法所制备的管状普鲁士蓝钠/钾离子电池正极材料制作的纽扣型电池钠离子电池如图2所示，在0.5C下首次放电比容量为126.8mAh g
‑1，在10C下循环5000次后充放电效率达99.53%。
[0036]本专利技术以碳纤维为模板，采用水热法获得普鲁士蓝正极材料，该方法反应条件温和，工艺简单，操作方便，生产成本低廉，在大规模生产上拥有巨大的发展潜力。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种长循环寿命的管状普鲁士蓝钠/钾离子电池正极材料制备方法，步骤如下：将适量的表面活性剂加入去离子水中，搅拌一定时间，得A；将适量的亚铁氰化盐加入水中搅拌一定时间，得B；称取适量的碳纤维加入去离子水中，超声分散一定时间，得C；将A加入B中在一定温度下搅拌30min后，加入C继续搅拌一定时间；将（4）中所得混合物转移至水热反应釜中，在一定温度保温一定时间；将步骤（5）中所得材料使用乙醇和去离子水清洗3次后，转移至一定温度的真空干燥箱内干燥一定时间，获得普鲁士蓝电池正极材料。2.根据权利要求1所述的一种长循环寿命的管状普鲁士蓝钠/钾离子电池正极材料制备方法，其特征在于，步骤（1）中的适量指0.1~10 mmol，一定时间是10~20min。3.根据权利要求1所述的一种长循环寿命的管状普鲁士蓝钠/钾离子电池正极材料制备方法，其特征在于，步骤（1）中的表面活性剂是指十二烷基苯磺酸钠、羧甲基纤维素钠、柠檬酸钠等中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的一种长循环寿命的管状普鲁士蓝钠/钾离子电池正极材料制备方法，其特征在于，步骤（2）中的适量指0.4~5mmol，一定时间是10~30min。5.根据权利要求1所述的一种长循环寿命的管状普鲁士蓝钠/钾离子电池正极材料制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴洪露，薛娟娟，周会，王勇，
申请(专利权)人：山东精工电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：