[发明专利]一种普鲁士蓝类似物及其形貌控制方法和应用

说明书

本发明属于材料制备领域，公开了一种普鲁士蓝类似物及其形貌控制方法和应用。该普鲁士蓝类似物的形貌类型包括：立方体、多面体、球体、圆柱体。该形貌控制方法是通过控制可溶性镍盐和可溶性锰盐的物质的量的比为(1‑20)：(1‑5)，制备出不同形貌类型的普鲁士蓝类似物；再用该普鲁士蓝类似物制备具有相应形貌的金属化合物，应用于电池负极材料，能够满足锂离子电池负极材料的不同需求；且制得的锂离子电池负极材料具有高比容量和循环稳定性。该形貌控制方法，不需要使用高温高压设备，和高成本、有毒材料，且合成过程温和可控，操作简单。

技术领域

本发明属于材料制备领域，具体涉及一种普鲁士蓝类似物及其形貌控制方法和应用。

背景技术

锂离子电池是一种高性能化学电源，因为具有高电压、高能量密度、低自放电等优点，在个人移动电子设备、储能电站、新能源汽车等领域有着广泛的应用。然而，随着技术的发展，这些领域都对锂离子电池提出了新的要求，这些要求主要集中在能量密度方面。

在锂离子电池中，正负极活性材料是影响锂离子电池充放电容量的关键因素，其中对于负极材料，目前比较成熟的是石墨类碳负极材料，然而其372mAh/g的理论比容量已逐渐阻碍锂离子电池的进一步发展。因此设计研发高比容量电极材料，一直是研究人员所关注的重点。

过渡金属氧化物作为负极材料，其具有数倍于石墨类碳负极的理论比容量，是理想的锂离子电池负极材料之一。然而过渡金属氧化物的负极材料对材料的微观形貌、晶体结构和颗粒尺寸都有着很强的依赖性，因此在实际的开发过程中都聚焦于如何控制这些特征。

普鲁士蓝类似物是一种具有多活性位点的金属框架化合物，可用于载药、电催化、超级电容器等领域，也可以用于锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池、锌离子电池的电极活性材料和电极活性材料的前驱体。类似地，在二次电池电极材料领域也对普鲁士蓝类似物的晶体类型、微观形貌有着较高的要求。

而目前仍难以控制普鲁士蓝类似物的晶体类型和微观形貌，不仅控制方法繁琐，而且得到的形貌类型少，不能满足需求。

因此，亟需提供一种普鲁士蓝类似物的形貌控制方法，能够制得多种形貌类型的普鲁士蓝类似物。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种普鲁士蓝类似物的形貌控制方法，能够制得多种形貌类型的普鲁士蓝类似物。

一种普鲁士蓝类似物，所述普鲁士蓝类似物的形貌类型包括：立方体、多面体、球体和圆柱体。

一种普鲁士蓝类似物的形貌控制方法，通过控制可溶性镍盐和可溶性锰盐的用量比，制备出不同形貌类型的普鲁士蓝类似物；所述可溶性镍盐和可溶性锰盐的物质的量的比为(1-20)：(1-5)。

优选的，所述普鲁士蓝类似物主要由铁氰化钾、可溶性镍盐、可溶性锰盐和络合剂制得。

进一步优选的，所述普鲁士蓝类似物的控制方法，主要包括以下步骤：

向铁氰化钾溶液中加入络合剂，制得混合液A；将可溶性镍盐和可溶性锰盐混合制得混合液B；将混合液A和混合液B混合，反应，分离出反应产物，即制得所述普鲁士蓝类似物。

优选的，所述络合剂为钠盐络合剂；进一步优选的，所述钠盐络合剂选自柠檬酸三钠、草酸钠、乙二胺四乙酸二钠或醋酸钠中的至少一种。

优选的，所述混合液A中铁氰化钾的浓度为20-50mmol/L，络合剂的浓度为30-60mmol/L；进一步优选的，所述混合液A中铁氰化钾的浓度为20-40mmol/L，络合剂的浓度为30-50mmol/L。

优选的，所述混合液B的总浓度为10-40mmol/L；进一步优选的，所述混合液B的总浓度为10-30mmol/L；更优选的，所述混合液B的总浓度为20mmol/L。