[发明专利]聚多巴胺包覆的钠铁基普鲁士蓝类电极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种聚多巴胺包覆的钠铁基普鲁士蓝类电极材料的制备方法，具体步骤为：将含有铁氰根离子的可溶性金属盐加入到水中得到溶液A；将可溶性铁盐或可溶性铁盐和络合剂加入到水中得到溶液B；将溶液A和溶液B混合均匀后于50‑150℃老化处理得到钠铁基普鲁士蓝类材料；将多巴胺盐酸盐加入到去离子水和浓盐酸中得到多巴胺溶液；将钠铁基普鲁士蓝类材料加入到水中得到溶液C；将多巴胺溶液和络合剂加入到水中得到溶液D；将溶液D加入到溶液C中混合均匀后于室温静置得到聚多巴胺包覆的钠铁基普鲁士蓝类电极材料。本发明原料价廉易得，制备方法简单，工艺路线简洁，易于实现工业化连续生产。

技术领域

本发明属于钠离子电池正极材料的合成技术领域，具体涉及一种聚多巴胺包覆的钠铁基普鲁士蓝类电极材料的制备方法。

背景技术

随着可再生能源的快速发展及智能电网的大力推广，先进的电化学储能技术显得尤其重要。目前，在电化学储能的各种技术中，锂离子电池由于能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等优点而广泛应用于便携式电子市场，并在电动汽车行业中得到应用。然而，由于锂资源短缺，成本价格高等原因，锂离子电池在电化学储能领域的实际应用受到极大挑战。相对于锂，地壳中的钠储藏丰富、提炼简单且价格较低，同时，钠离子电池的电化学工作原理与锂离子电池类似。因此，钠离子电池可成为替代锂离子电池的很有潜力的可充电电池，在电化学储能领域中有着广阔的应用前景。但是Na⁺的离子半径较Li⁺大，在伴随着离子脱嵌的过程中，就要求电极材料的结构更加开放并且稳定，而正极材料对钠离子电池的电化学性能起着重要的作用。

普鲁士蓝及其衍生物材料有着开放的框架结构，具有大的间隙位置，有利于钠离子的储存及快速迁移，因此普鲁士蓝类材料可以作为钠离子电池优异的正极材料。此外，其中的钠铁基普鲁士蓝类材料因其理论容量高、制备简单、成本低廉和环境友好等优点，作为钠离子电池正极材料得到了广泛的研究。然而，钠铁基普鲁士蓝类电极材料仍存在一些缺点，如电子导电性能差，循环中结构不稳定等，影响其循环稳定性和倍率性能。采用导电高分子等材料对其表面包覆，可以有效缓解钠铁基普鲁士蓝类电极材料存在的缺点，提高其电化学稳定性。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种聚多巴胺包覆的钠铁基普鲁士蓝类电极材料的制备方法，该方法制得的钠离子电池正极材料与包覆前的钠铁基普鲁士蓝类材料相比，不仅提高了电子导电性能，有着更优越的倍率性能；同时包覆层聚多巴胺能够维持材料结构的完整性，增强循环稳定性。因此，制得的聚多巴胺包覆的钠铁基普鲁士蓝类电极材料具有优异的电化学性能。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，聚多巴胺包覆的钠铁基普鲁士蓝类电极材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：

（1）将含有铁氰根离子的可溶性金属盐加入到水中得到溶液A；

（2）将可溶性铁盐或可溶性铁盐和络合剂加入到水中得到溶液B；

（3）将溶液A和溶液B混合均匀后于50-150℃老化处理，得到的产物洗涤分离后经过干燥处理得到钠铁基普鲁士蓝类材料；

（4）将多巴胺盐酸盐加入到去离子水和浓盐酸中得到多巴胺溶液；

（5）将钠铁基普鲁士蓝类材料加入到水中得到溶液C；

（6）将多巴胺溶液和络合剂加入到水中得到溶液D；

（7）将溶液D加入到溶液C中混合均匀后于室温静置，再将得到的沉淀洗涤分离并经过干燥处理得到聚多巴胺包覆的钠铁基普鲁士蓝类电极材料。

进一步优选，所述含有铁氰根离子的可溶性金属盐为亚铁氰化钠、铁氰化钠或亚硝基铁氰化钠。

进一步优选，所述可溶性铁盐为氯化亚铁、硫酸亚铁或硝酸亚铁。

进一步优选，所述络合剂为柠檬酸、柠檬酸钠或海藻酸钠。