[发明专利]一种氰基正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种氰基正极材料的制备方法，具体为：将亚铁氰化钠与去离子水混合得到溶液A，将过渡金属M与去离子水混合得到分散液B；将溶液A和分散液B混合，再加入稀酸，经水热反应后得到氰基正极材料。本发明公开了一种氰基正极材料的制备方法，该方法可以对目标产物的形貌及晶格结构进行调控，制备得到的氰基正极材料具有良好的结晶性，将其应用于钠离子电池电极中，可显著提高钠离子电池的电化学性能。

技术领域

本发明涉及新型储能电池的技术领域，具体涉及一种氰基正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池现在被广泛用作移动电子设备，如智能手机、笔记本电脑等，并且在电网储能、电动汽车领域具有巨大的市场。但是，随着锂离子电池的普及，特别是在电动汽车上大规模使用，锂资源的消耗也是巨大的。而锂资源的储量是有限的，并且目前对废弃锂离子电池中锂元素的回收缺少有效的、经济的技术。相比之下，钠元素在地球上的储量远远高于锂元素，价格也远低于锂。因此，近年来，钠离子电池受到广泛注意。一般认为，钠离子电池在电网储能领域具有诱人的前景。

传统的锂离子电池使用LiCoO₂、LiFePO₄、LiMn₂O₄、三元材料作为正极材料，但这类材料相应的钠化合物的电化学性能不理想，表现为容量低甚至没有活性、充放电电压低、充放电平台不明显等缺点。相比之下，某些亚铁氰化物由于结构中含有体积较大的空位，有利于体积较大的钠离子的嵌入和脱出，因此容量较高，并且充放电电压较高，适合于作为钠离子电池正极材料。

虽然亚铁氰化物具有高的理论容量，但该类材料在高温下易分解，一般在低温下制备，一般采用共沉淀法或水热法。其中共沉淀法是将二价可溶性盐加入到亚铁氰化物中，得到沉淀，而水热法采用单一的亚铁氰化物作为前驱体，加入酸(一般为盐酸)反应沉淀，这两种方法反应速率均较难控制，而后者产物中过渡金属仅局限于铁。

但也因此，制备得到的亚铁氰化物一般结晶性较差，导致其作为正极材料组装得到钠离子电池的容量较低、循环稳定性不理想。

发明内容

本发明公开了一种氰基正极材料的制备方法，该方法可以对目标产物的形貌及晶格结构进行调控，制备得到的氰基正极材料具有良好的结晶性，将其应用于钠离子电池电极中，可显著提高钠离子电池的电化学性能，特别是容量。

本发明采用缓释法制备氰基正极材料，具体是采用金属M代替金属离子(而不直接使用金属离子)，再用稀酸将金属M缓慢溶解，释放出M²⁺离子，该方法可以有效降低反应速率，提高产物的结晶度，从而提高其容量。

具体技术方案如下：

一种氰基正极材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将亚铁氰化钠与去离子水混合得到溶液A，将过渡金属M与去离子水混合得到分散液B；

2)将步骤1)制备的溶液A和分散液B混合，再加入稀酸，经水热反应后得到所述的氰基正极材料。

步骤1)中：

作为优选，所述溶液A的浓度为0.1～0.5mol/L。溶液A的浓度即为溶液A中亚铁氰根离子(Fe(CN)₆^4-)的浓度。

原料除选自亚铁氰化钠，还可选自亚铁氰化钠的水合物。

作为优选，所述的过渡金属M选自Mn、Fe、Ni、Co中的一种或多种；

所述的分散液B中，过渡金属M的含量折算成M²⁺浓度为0.2～2.0mol/L。

进一步优选，所述的过渡金属M与亚铁氰化钠的摩尔比为1.05～1.50。

步骤2)中，