[发明专利]普鲁士蓝类过渡金属氰化物及其制备方法与应用

说明书

本申请属于储能装置技术领域，提供一种普鲁士蓝类过渡金属氰化物及其制备方法与应用。普鲁士蓝类过渡金属氰化物，包括二次颗粒，所述二次颗粒包括多个一次颗粒；其中，所述一次颗粒为球型或类球型形貌。普鲁士蓝类过渡金属氰化物存在克容量较低的问题，导致钠离子电池的能量密度较差，影响了钠离子电池的商业化应用。二次颗粒可以增大粒子颗粒度和粉体压实密度，还能提高正极极片的压实密度，同时改善正极极片的活性离子传输性能和电子导电性，从而可以提高采用其的二次电池的能量密度和倍率性能。

技术领域

本申请属于储能装置技术领域，具体涉及一种普鲁士蓝类过渡金属氰化物、其制备方法、及其相关的正极极片、二次电池、电池模块、电池包和装置。

背景技术

近年来，随着锂离子电池在全球范围内新能源汽车及电化学储能等新兴领域的大规模推广，锂及其他一些贵金属资源如钴、镍等的资源丰度逐渐引起了人们的担忧。这是由于需求的迅猛增长会使得这些资源的储量降低，或是提取或开采成本显著增加。因此，开发新的，具有高资源丰度的电化学储能体系，以实现低储能成本的研究受到越来越多的重视。

以钠离子电池为代表的其它体系二次电池与锂离子电池储能原理类似，不同的是在充放电循环中向正负两极往复移动的离子从锂离子变为了钠离子等活性离子。由于钠元素丰度高，具有潜在的广阔应用前景，特别是在低速电动车、大规模储能领域具有较大的潜在应用价值。

正极材料是钠离子电池等二次电池的最主要构成部分。钠离子电池产业化备选正极材料主要包括普鲁士蓝类过渡金属氰化物、层状过渡金属氧化物、聚阴离子型氧化物等。相比其它正极材料，普鲁士蓝类过渡金属氰化物具有低成本、高比容量、制备方便三大核心产业化优势，最具产业化前景。然而，相对于普遍使用的锂离子电池的正极材料来说，普鲁士蓝类过渡金属氰化物仍然存在克容量较低的问题，导致钠离子电池的能量密度较差，影响了钠离子电池的商业化应用。

发明内容

本申请的第一方面提供一种普鲁士蓝类过渡金属氰化物，其包括二次颗粒，所述二次颗粒包括多个一次颗粒；其中，所述一次颗粒为球型或类球型形貌。

本申请的普鲁士蓝类过渡金属氰化物包括多个球型或类球型形貌的一次颗粒聚集成的二次颗粒，可以增大粒子颗粒度和粉体压实密度，还能提高正极极片的压实密度，同时改善正极极片的活性离子传输性能和电子导电性，从而可以提高采用其的二次电池的能量密度和倍率性能。

在本申请任意实施方式中，普鲁士蓝类过渡金属氰化物的二次颗粒内角角度为150°~300°；可选地为180°~270°、或200°~250°。颗粒表面钝角较多的普鲁士蓝类过渡金属氰化物，有利于增加颗粒与颗粒的相互接触面积，使得极片的压实密度提高，从而改善电池的能量密度和倍率性能。

在本申请任意实施方式中，普鲁士蓝类过渡金属氰化物的二次颗粒中，一次颗粒曲率半径≥0.2μm；可选地为0.5μm~100μm、或0.8μm~50μm。适当的曲率半径有利于极片压实密度的提高，从而可以改善电池的倍率性能及能量密度。

在本申请任意实施方式中，普鲁士蓝类过渡金属氰化物的体积平均粒径D_v50≥1μm；可选地为2μm~50μm、或 2μm~10μm。适当的粒径范围利于极片压实密度的提高，因此有助于电池能量密度与倍率性能的提升。

在本申请任意实施方式中，普鲁士蓝类过渡金属氰化物在600MPa压强下的粉体压实密度为1.7g/cm³~2.1g/cm³；可选地为1.8g/cm³~2.1g/cm³。普鲁士蓝类过渡金属氰化物的粉体压实密度大，有利于颗粒与导电剂的接触，还有利于提高极片压实密度，从而提高电池的能量密度和倍率性能。