[发明专利]一种高质量K2有效

专利信息
申请号: 202210076488.0 申请日: 2022-01-24
公开(公告)号: CN114477232B 公开(公告)日: 2023-07-25
发明(设计)人: 徐俊敏;原悦悦;代书阁;王新昌;李新建 申请(专利权)人: 郑州大学
主分类号: C01C3/12 分类号: C01C3/12;H01M4/58
代理公司: 郑州博骏知识产权代理事务所(普通合伙) 41222 代理人: 樊超越
地址: 450000 河南省郑*** 国省代码: 河南;41
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摘要:
搜索关键词: 一种 质量 base sub
【说明书】:

发明公开了一种高质量Ksubgt;2/subgt;Znsubgt;3/subgt;[Fe(CN)subgt;6/subgt;]subgt;2/subgt;晶体的制备方法,以ZnSOsubgt;4/subgt;·7Hsubgt;2/subgt;O作为锌源,以Ksubgt;4/subgt;Fe(CN)subgt;6/subgt;·3Hsubgt;2/subgt;O作为单一铁源,以柠檬酸钾或焦磷酸钾作为络合剂,采用室温共沉淀的方法制得Ksubgt;2/subgt;Znsubgt;3/subgt;[Fe(CN)subgt;6/subgt;]subgt;2/subgt;晶体。本发明使用络合剂来调控材料的晶粒尺寸,减少材料的缺陷且制备工艺简单,该材料与其他普鲁士蓝类似物相比,大的开放框架结构,结构更稳定,电导率更高,循环性能优异,倍率性能好,是一种比较理想的钾离子电池正极材料。

技术领域

本发明属于电池材料技术领域,特别是涉及一种高质量K2Zn3[Fe(CN)6]2晶体的制备及其应用。

背景技术

普鲁士蓝类似物(如:K0.08Zn1.44[Fe(CN)6]),因其开放的框架结构,有利于大离子的脱嵌,因此是一种极具发展潜力的钾离子电池正极材料。然而,由于其制备过程中的快速沉淀导致样品会产生大量的缺陷,即空位和间隙水。在长循环过程中会导致结构的坍塌,导致库伦效率低,材料导电率差。

据报道,普鲁士蓝类似物虽然在钾离子电池[Heo, J.W., et al., RhombohedralPotassium-Zinc Hexacyanoferrate as a Cathode Material for NonaqueousPotassium-Ion Batteries. Inorg Chem, 2019. 58(5): p. 3065-3072.]和[Islas-Vargas C, Guevara-Garcia A, Oliver-Tolentino M, Ramos-Sanchez G, Gonzalez I,Galvan M. Experimental and theoretical investigation on the origin of thehigh intercalation voltage of K2Zn3[Fe(CN)6]2 cathode. J Electrochem Soc.2018; 166(3): A5139.]初步应用,但是在钾离子电池各方面的研究相对较少,虽然普鲁士蓝类似物具有开放的框架结构,理论上循环稳定高,实际现有对该材料的报道并不多,并且现有在低电流密度下,放电比容量不高。

发明内容

针对现有技术的不足,本发明一种高质量K2Zn3[Fe(CN)6]2晶体的制备及其应用,K2Zn3[Fe(CN)6]2的晶体结构(图1),为充放电过程中大离子的插入/脱出提供了可能。通过调控络合剂的用量,制备最优的晶体尺寸,降低了材料的空位和间隙水的含量,优化开放的框架结构,使得材料结构在循环过程中不易坍塌。本发明制备的K2Zn3[Fe(CN)6]2具有优异的储钾性能,将它作为正极材料组装得到的电池具有比容量相对较高、倍率性能好等优点,具有广阔的应用前景。

为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:

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