[发明专利]一种多聚有机物修饰的核壳结构普鲁士蓝钾离子电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多聚有机物修饰的核壳普鲁士蓝钾离子电池正极材料及其制备方法。本发明的制备方法为：先用共沉淀法制备一种铁基普鲁士蓝内核，继而采用原位生长方式，往悬浮液中加入过渡金属盐和亚铁氰化钾混合搅拌，在其颗粒表面生长另一种铁基普鲁士蓝，经过陈化、离心、洗涤和干燥过程后得到具有核壳结构的K_xM₁Fe(CN)₆@K_yM₂Fe(CN)₆粉末。再将该粉末分散于有机单体盐溶液中混合搅拌一定时间，经过离心、干燥、洗涤和收集后得到多聚有机物修饰的核壳普鲁士蓝正极材料。该钾离子电池正极材料具备较为优异的倍率性能和循环性能。同时该材料制备方法简单易操作，生产成本低廉，利于规模化生产。

技术领域

本发明涉及一种钾离子电池正极材料及其制备方法，具体涉及一种多聚有机物修饰的核壳普鲁士蓝钾离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术

在过去的二十多年里，凭借着高容量、循环稳定性好等优秀特性，锂离子电池在全球实现了大规模的商业化应用，已成为最为重要和应用最为广泛的一类二次电池。但是，锂离子电池在电动汽车及储能设备中的大量使用以及锂资源的有限性，导致锂盐价格大幅度攀升，给锂离子电池的发展和成本控制带来了巨大的压力。在此背景下，人们开始寻找低成本、原材料资源丰富的可替代品来替代锂离子电池，在多种新兴的电池技术中，钾离子电池是个理想的选择。

普鲁士蓝类材料作为一类钾离子电池正极材料，具有开放的框架结构，晶格中有较大的离子通道和空隙，所以它是少数能够容纳钠离子、钾离子等较大碱金属离子的宿主材料之一，非常有利于钾离子的快速嵌入脱出。得益于该结构特点，普鲁士蓝类材料在过去一段时间以来被作为理想的钾离子电池正极材料之一而得到了广泛的研究。

中国发明专利申请CN 107226475 A提出基于普鲁士蓝的钾离子电池正极材料，虽然其容量可达90.7mAh/g，循环400次，容量保持率在90.37％；然而，这种材料存在倍率性能较差的问题。

发明内容

鉴于现有材料存在的不足，本发明提供一种新型高倍率性能、高循环性能的多聚有机物修饰的核壳普鲁士蓝钾离子电池正极材料及其制备方法。

本发明技术方案如下。

一种多聚有机物修饰的核壳结构普鲁士蓝钾离子电池正极材料，表达式为：K_xM₁Fe(CN)₆@K_yM₂Fe(CN)₆@多聚有机物；其中0≤x≤2，0≤y≤2；所述M₁、M₂分别为Fe、Mn、Co、Ni、Cu、Zn中的一种以上，多聚有机物包括聚多巴胺、聚吡咯或聚苯胺。

一种多聚有机物修饰的核壳结构普鲁士蓝钾离子电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：

一、制备K_xM₁Fe(CN)₆@K_yM₂Fe(CN)₆钾离子电池正极材料；

二、将步骤一中制备的K_xM₁Fe(CN)₆@K_yM₂Fe(CN)₆粉末超声分散于去离子水中，得到悬浊液E；

三、将有机单体盐加入悬浊液E中，搅拌溶解并反应，得到悬浊液F；