[发明专利]一种钾离子电池正极材料及其制备方法和钾离子电池

权利要求书

1.一种钾离子电池正极材料，其特征在于：该正极材料的化学式为K_xP[R(CN)₆]，其中0≤x≤2，P为过渡金属离子，R为Fe²⁺或Fe³⁺；该正极材料具有开放的三维网络框架结构，能够容纳钾离子，且在钾离子脱嵌过程中该正极材料能够维持自身结构的稳定；P为Fe²⁺、Fe³⁺、Sn²⁺中的一种或多种。

2.权利要求1所述的钾离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)按照化学计量比称量铁氰化钾或亚铁氰化钾，并称量过渡金属盐，将称量的原料分散在水或无水乙醇中，搅拌形成均匀的溶液；

2)将步骤1)制得的溶液转移至具有聚四氟乙烯内衬的反应釜中进行水热反应；

3)水热反应结束后，将反应生成的沉淀分离出来，经洗涤、真空干燥后即得到钾离子电池正极材料；

所述过渡金属盐为氯化铁、硝酸铁、氯化亚铁、硝酸亚铁和二氯化锡中的一种或多种；

所述步骤2)中的水热反应温度为40～80℃，水热反应时间为6～24h；

所述步骤1)中的搅拌是在25～60℃的温度下搅拌20～60min；

所述步骤3)中的真空干燥是在压力≤20kPa、温度为40～80℃的条件下干燥10～24h。

3.根据权利要求2所述的钾离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中通过离心或过滤将反应生成的沉淀分离出来，然后用水或无水乙醇洗涤沉淀。

4.权利要求1所述的钾离子电池正极材料组装成的钾离子电池，其特征在于：该钾离子电池由正极片、负极片、隔膜和电解液组装而成，其中正极片由钾离子电池正极材料与导电剂和粘结剂混合后制成，负极片为钾金属，隔膜为玻璃纤维膜，电解液为KPF₆溶液；该钾离子电池在2.0～4.5V的电压窗口及10mA/g电流密度下获得的首次充放电曲线中，首次放电比容量为59.8～119mAh/g，工作电压为3.34～3.73V，能量密度为223～401Wh/kg。

5.根据权利要求4所述的钾离子电池，其特征在于：以钾离子电池正极材料KFe²⁺[Fe³⁺(CN)₆]制成的正极片组装成的钾离子电池，在2.0～4.5V的电压窗口及100mA/g电流密度下获得的电池循环性能中，首次放电比容量为90.7mAh/g，循环400次容量保持率为90.37％；

以钾离子电池正极材料K₂Fe²⁺[Fe²⁺(CN)₆]制成的正极片组装成的钾离子电池，在2.0～4.5V的电压窗口及100mA/g电流密度下获得的电池循环性能中，首次放电比容量为86.7mAh/g，循环500次容量保持率为77.43％。