[发明专利]一类钠离子电池正极材料的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于能源材料制备和电化学领域，具体涉及一类钠离子电池正极材料的制备方法。

背景技术

由于钠元素在地壳中的丰度为2.3-2.8%，约为锂元素的12500倍，使得钠离子电池相比锂离子电池更廉价，更具有可持续发展的特点。然而目前报道的正极材料容量远低于负极，因此对正极材料性能的提升成为了提高钠离子电池能量密度的关键。

近年来，普鲁士蓝类配合物（结构式A_aM_x[N(CN)₆]_y·nH₂O，其中A代表碱金属和铵根离子等结构支撑性金属离子，M和N代表过渡金属离子）具有高而可逆的氧化还原电对、稳定的三维离子传输通道和良好的结构稳定性，使其具有高电位下钠离子可逆脱嵌的能力，是一种理想的钠离子电池正极材料。

由于实际应用中，电池中可移动的钠离子完全取决于正极材料中钠离子的含量。因此，制备钠含量高的正极材料具有重要的现实意义。目前文献报道的普鲁士蓝正极材料普遍存在钠含量太低的问题。Goodenough等人（Angew.Chem.Int.Ed.2013,52,1964-1967）通过加入大量的NaCl盐可提高Na含量，然而该方法造成了原料的大量浪费，限制了其大规模生产应用和竞争优势。

本专利创造性地通过简单控制反应气氛及反应条件，可对普鲁士蓝类配合物中钠含量进行调控，并成功合成了钠含量高的普鲁士蓝类配合物。该材料用作钠离子电池正极材料时，表现出更高的比容量和倍率性能，由于具有高的钠含量，此类普鲁士蓝类配合物在作为钠离子电池正极材料时具有更广阔的应用前景及优势。

发明内容

本发明的目的是提供一种普鲁士蓝类配合物的制备方法与应用。

本发明提供的一种普鲁士蓝类配合物的制备方法，包括如下步骤：在保护气氛下，配置一定浓度的过渡金属盐/还原剂的酸性溶液，加热反应，然后分离干燥。

上述的制备方法中，所述的过渡金属盐选自过渡金属配合物，所述过渡金属盐中过渡金属选自Fe、Co、Ni、Mn、V、Cr、Cu、Zn中的至少一种。

上述的制备方法中，所述的过渡金属配合物优选为氰基配合物。例如包括Na₄Fe(CN)₆、Na₄Co(CN)₆、Na₄V(CN)₆、Na₄Mn(CN)₆、Na₄Cr(CN)₆、Na₄Ni(CN)₆、Na₄Co(CN)₆、K₄Fe(CN)₆、K₄Co(CN)₆、K₄Mn(CN)₆、K₄V(CN)₆、K₄Cr(CN)₆、K₄Ni(CN)₆、K₃Fe(CN)₆、K₃Co(CN)₆、Fe(NO₃)₃、FeCl₃、FeSO₄、Fe(CH₃COO)₂、FeCl₂、Cu(NO₃)₂、CuCl₂、CuSO₄、Cu(CH₃COO)₂、Ni(NO₃)₂、NiSO₄、Ni(CH₃COO)₂、NiCl₂、Mn(NO₃)₂、MnSO₄、Mn(CH₃COO)₂、MnCl₂、Zn(NO₃)₂、ZnSO₄、Zn(CH₃COO)₂、ZnCl₂、Co(NO₃)₂、CoSO₄、Co(CH₃COO)₂、CoCl₂、NH₄VO₃中的一种，优选选自这些配合物中的一种或几种。