[发明专利]一种多元普鲁士蓝钠离子电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种多元普鲁士蓝正极材料及其制备方法，将四水合乙酸镍Ni(AC)₂·4H₂O，四水合乙酸钴Co(AC)₂·4H₂O，七水合硫酸亚铁FeSO₄·7H₂O与二水合柠檬酸三钠C₆H₅Na₃O₇·2H₂O混合形成螯合溶液A，亚铁氰化钠Na₄Fe(CN)₆与抗坏血酸混合形成溶液B，NaCl和PVP溶于去离子水中形成溶液C，将溶液A和溶液B用蠕动泵缓慢滴加至溶液C中，边滴加边搅拌。滴加完毕后继续搅拌反应12 h得到悬浊液，静置陈化后离心洗涤，将滤饼经真空干燥后即得到多元普鲁士蓝钠离子电池正极材料。

技术领域

本发明涉及一种多元普鲁士蓝正极材料及其制备方法，属于电化学电源领域。

背景技术

随着锂离子电池的商业化，各种便携式电子设备及电动汽车对锂离子电池的消耗越来越大，逐渐造成了锂资源的短缺和价格上涨，在一定程度上限制了锂离子电池的发展。相比之下，与Li离子同主族的Na离子有相似的化学性质，且Na资源非常丰富，而且钠离子电池因还具有能量转换效率高、循环寿命长、安全性能好等优势，所以钠离子电池已成为当前储能研究领域的热点。但是与锂离子相比，Na离子半径更大，这就需要电极材料具有更大的离子脱嵌通道。

普鲁士蓝类钠盐材料（Na_xMFe(CN)₆，M为不同的过渡金属元素）具有特殊的开框结构、较大的离子隧道结构和丰富的储钠位点，理论上可以作为高容量、长寿命的储钠正极材料。此外，普鲁士蓝类材料还有价格低廉，易于合成等优点。所以，普鲁士蓝类材料作为Na离子电池正极材料极具优势。普鲁士蓝类材料的电化学性能随着过渡金属元素的变化而变化，当过渡金属元素为Ni时，Ni在材料中表现为电化学惰性，材料的容量较低，但循环稳定性非常好；而当M为Co、Fe、Mn等活性元素时，材料的容量较高，但循环稳定性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多元普鲁士蓝正极材料Na₂Ni_xCo_yFe_zFe(CN)₆（标记为NCFxyz）。所涉及的NCFxyz多元正极材料的合成原料为四水合乙酸镍Ni(AC)₂·4H₂O、四水合乙酸钴Co(AC)₂·4H₂O、七水合硫酸亚铁FeSO₄·7H₂O、二水合柠檬酸三钠C₆H₅Na₃O₇·2H₂O、亚铁氰化钠Na₄Fe(CN)₆、抗坏血酸、氯化钠NaCl和聚乙烯吡咯烷酮（K88-96）PVP。

具体制备方法为：

（1）四水合乙酸镍Ni(AC)₂·4H₂O、四水合乙酸钴Co(AC)₂·4H₂O、七水合硫酸亚铁FeSO₄·7H₂O与二水合柠檬酸三钠C₆H₅Na₃O₇·2H₂O溶于50ml去离子水中形成螯合溶液A，亚铁氰化钠Na₄Fe(CN)₆与抗坏血酸溶于50 ml去离子水中形成溶液B，NaCl和聚乙烯吡咯烷酮（K88-96）PVP溶于100 ml去离子水中形成溶液C；

（2）将溶液A与溶液B同时滴入到溶液C中，边滴加边搅拌；

（3）滴加完毕后继续搅拌反应12 h；

（4）室温下静置陈化24 h；