【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池领域，特别是涉及一种低缺陷普鲁士蓝及其衍生物及其制备方法和应用。
技术介绍
1、目前，虽然锂离子电池已经得到了商业化的大规模应用，但是锂资源在地壳中的分布并不广泛，而且随着锂资源的不断消耗，锂资源面临着无法满足人类生活的需求，而钠资源在地壳中的分布较广泛，钠离子和锂离子具有相似的化学性质，所以钠离子电池可以作为锂离子电池的补充。
2、钠离子电池主要有三部分组成：正负极材料、电解液和隔膜，其中正极材料对于钠离子电池的电化学性能具有重要的影响。钠离子电池的正极材料主要有过渡金属氧化物、普鲁士蓝及其衍生物、聚阴离子型化合物等，其中，由于普鲁士蓝类似物具有较低的成本、较高的比容量而受到研究者的关注。
3、目前，合成普鲁士蓝类似物生物纳米材料的最常用的方法是共沉淀法。首先，将亚铁盐(硫酸亚铁、硝酸亚铁等)溶于水制备亚铁盐溶液，其次，将铁氰化钾溶于水制备得到铁氰化钾溶液，再将两者混合共沉淀即可得到普鲁士蓝。但是目前普鲁士蓝量产面临着一大技术难关：普鲁士蓝由于存在结晶水导致的缺陷的去除。普鲁士蓝类化合物在合成的过程中会产生许多结晶水及铁氰化钾空位缺陷，结晶水容易占据储钠位点以及钠离子的脱嵌通道，影响材料的比容量和效率，所以结晶水的去除至关重要。目前常用的方法是将普鲁士蓝高温加热到足够温度，达到水的沸点，使水从孔隙逸出，但是该方法消耗能源且性价比不高，此外，虽然一些研究者提出利用一些干燥剂，例如氧化钙、金属粉末来脱水有一定的效果，可是为了得到后续需要使用的纯净的普鲁士蓝却存在一系列分离问题，因此，有必要
技术实现思路
1、本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种低缺陷普鲁士蓝及其衍生物及其制备方法和应用，能够提供一种低能耗高效率地制备低缺陷普鲁士蓝及其衍生物的方法。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种低缺陷普鲁士蓝及其衍生物的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：提供待脱除结晶水的样品，将所述待脱除结晶水的样品与吸水性树脂混合，充分反应，得到脱除结晶水的低缺陷普鲁士蓝及其衍生物，其中，所述待脱除结晶水的样品选自普鲁士蓝和普鲁士蓝衍生物中的至少一种。
3、在一个可行的实现方式中，所述制备方法还包括：将所述待脱除结晶水的样品与吸水性树脂混合后，通过球磨手段混合均匀；在所述球磨手段中，球料比为(1～15)：1，球磨机的转速为100r/min～500r/min，持续时间为1h～15h。
4、在一个可行的实现方式中，所述普鲁士蓝衍生物的化学通式为naxmp[a(cn)6]h·mh2o(0＜x＜2，0＜h＜1，0＜p＜(3h-x)/2)。其中，m选自fe、co、ni、cu中的一个，a选自fe、co和ni中的一个。
5、在一个可行的实现方式中，所述吸水性树脂选自聚丙烯酸酯类、聚乙烯醇类、醋酸乙烯共聚物类、聚氨酯类、聚环氧乙烷类、淀粉接枝共聚物类材料及其与橡胶共混的复合性吸水材料中的至少一种。
6、在一个可行的实现方式中，所述待脱除结晶水的样品与所述吸水性树脂的质量比为(1000～1)：1。
7、在一个可行的实现方式中，所述制备方法还包括：充分反应后，对反应产物进行干燥处理；所述干燥处理包括：将所述反应产物置于干燥设备中，50℃～600℃，加热1h～24h。
8、在一个可行的实现方式中，所述制备方法还包括：将脱除结晶水的产品与反应后的吸水性树脂通过磁性分离，得到纯净的脱除结晶水的产物。
9、相应地，本专利技术还提供了一种低缺陷普鲁士蓝及其衍生物，由上述任一项制备方法制备。
10、相应地，本专利技术还提供了一种电池的正极，包括如上述低缺陷普鲁士蓝及其衍生物。
11、相应地，本专利技术还提供了一种钠离子电池，包括如上述电池的正极。
12、实施本专利技术，具有如下有益效果：
13、本申请通过使用吸水性树脂对普鲁士蓝及其衍生物进行脱水处理，用低成本、低能耗的手段降低普鲁士蓝及衍生物的晶格中的水含量，从而降低晶格水带来的缺陷，制备低缺陷普鲁士蓝及其衍生物。这样制备的普鲁士蓝及其衍生物晶格水含量少，晶体结构缺陷低，因而具有较高的比容量，进而由其制备的钠离子电池具有更高的性能。
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1.一种低缺陷普鲁士蓝及其衍生物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：将所述待脱除结晶水的样品与吸水性树脂混合后，通过球磨手段混合均匀；在所述球磨手段中，球料比为(1～15)：1，球磨机的转速为100rpm/min～500rpm/min，持续时间为1h～15h。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述普鲁士蓝衍生物的化学通式为NaxMp[A(CN)6]h·mH2O(0＜x＜2，0＜h＜1，0＜p＜(3h-x)/2其中，M选自Fe、Co、Ni、Cu中的一个，A选自Fe、Co和Ni中的一个。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述吸水性树脂选自聚丙烯酸酯类、聚乙烯醇类、醋酸乙烯共聚物类、聚氨酯类、聚环氧乙烷类、淀粉接枝共聚物类材料及其与橡胶共混的复合性吸水材料中的至少一种。
5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述待脱除结晶水的样品与所述吸水性树脂的质量比为(1000～1)：1。
6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在
7.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：将脱除结晶水的产品与反应后的吸水性树脂通过磁性分离，得到纯净的脱除结晶水的产物。
8.一种低缺陷普鲁士蓝及其衍生物，其特征在于，由权利要求1～7任一项所述制备方法制备。
9.一种电池的正极，其特征在于，包括如权利要求8所述的低缺陷普鲁士蓝及其衍生物。
10.一种钠离子电池，其特征在于，包括如权利要求9所述的电池的正极。
...【技术特征摘要】
1.一种低缺陷普鲁士蓝及其衍生物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：将所述待脱除结晶水的样品与吸水性树脂混合后，通过球磨手段混合均匀；在所述球磨手段中，球料比为(1～15)：1，球磨机的转速为100rpm/min～500rpm/min，持续时间为1h～15h。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述普鲁士蓝衍生物的化学通式为naxmp[a(cn)6]h·mh2o(0＜x＜2，0＜h＜1，0＜p＜(3h-x)/2其中，m选自fe、co、ni、cu中的一个，a选自fe、co和ni中的一个。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述吸水性树脂选自聚丙烯酸酯类、聚乙烯醇类、醋酸乙烯共聚物类、聚氨酯类、聚环氧乙烷类、淀粉接枝共聚物类材料及其与橡胶共混的复...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐深秋，杨鹏，张永献，钱森森，蒋立君，
申请(专利权)人：超威电源集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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