[发明专利]一种普鲁士蓝材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种普鲁士蓝材料及其制备方法，方法具体为：将亚铁氰化钠与去离子水混合得到溶液I；将二价锰盐与去离子水混合得到溶液II；将钠盐与去离子水混合得到溶液III；然后将溶液I和II溶液同时加入到溶液III中，经共沉淀反应后得到普鲁士蓝基材料。本发明公开的普鲁士蓝基材料，将其应用于钠离子电池正极中，可显著提高钠离子电池的容量和循环稳定性。

技术领域

本发明涉及新型储能电池的技术领域，具体涉及一种普鲁士蓝材料及其制备方法。

背景技术

随着社会、经济的发展，能源消耗日益加重，传统化石能源不断减少，人类对传统化石能源的消费的同时，造成环境污染严重，在此大环境下，清洁、可再生、价格低廉的新型能源成为各国政府开发的对像，目前风能、太阳能及海洋能在能源消耗中的比重在不断增加，但这些可再生能源受天气及时间段的影响较大，具有明显的不稳定、不连续和不可控特性，需要开发和建设配套的电能储存(储能)装置即电池来保证发电、供电的连续性和稳定性，且大规模的电池储能在电力工业中用于电力的“削峰填谷”，将会大幅度改善电力的供需矛盾，提高发电设备的利用率。大型储能电池对电极材料的要求有一定的能量密度、寿命、安全性有较高要求外，对成本也提出了更高的要求。铅酸电池虽然成本低，但其原料主要为铅和硫酸，存在易污染环境、使用寿命令短、存在记忆效应，电池重量大也存在运输成本高等诸多问题；锂离子电池虽然具有能量密度大、使用寿命长以及无记忆效应等优点，但锂原料储量有限，锂离子电池成本高，安全性能不佳，从长远来看，不能满足大规模储能的要求。与锂离子电池相比，钠离子电池资源丰富，安全性能好，且具有成本低、对环境友好等优点，非常适合大规模储能应用。

某些普鲁士蓝类材料由于结构中含有较大的空位及具有开放结构，有利于体积较大的钠离子的嵌入和脱出，因此容量较高，特别是含锰的材料充放电电压较高，适合于作为钠离子电池正极材料。但这类化合物化学及电化学稳定性不理想，因此，需要优化制备工艺路线提高其电化学性能。

发明内容

本发明公开了一种普鲁士蓝材料的制备方法，该方法通过优化原料组成，所得产物具有很好的化学和电化学稳定性，将其应用于钠离子电池电极中，可显著提高钠离子电池的电化学性能，特别是容量和循环稳定性。同时，该制备方法也有利于降低合成成本，减少副产物的产生及对环境的冲击。

本发明所采用的技术方案如下：一种普鲁士蓝材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将亚铁氰化钠与去离子水混合得到溶液I；

2)将可溶性二价锰盐与去离子水混合得到溶液II；

3)将钠盐和表面活性剂与去离子水混合得到溶液III；

4)将溶液I和II同时滴入溶液III中，经共沉淀反应及后处理得到所述的普鲁士蓝材料。

本发明还具有如下技术特征：

步骤1)中，

作为优选，所述溶液I中亚铁氰化钠的浓度为0.03～0.3mol/L，原料除选自亚铁氰化钠，还可选自亚铁氰化钠的水合物。在此条件下，产物结晶性较好，产物中钠的含量较高。

步骤2)中，

作为优选，所述的溶液II中锰盐的浓度为0.1～1mol/L；所述的可溶性二价锰盐为氯化锰、硫酸锰、硝酸锰、醋酸锰或以上二价锰盐的水合物；溶液II中锰盐和溶液I中亚铁氰化钠的摩尔比为1.0～1.2:1；在此条件下，产物结晶性较好，晶体中缺陷较少。

步骤3)中，

作为优选，所述的溶液III中钠盐的浓度为0.1～1mol/L；所述的钠盐为氯化钠、氟化钠、溴化钠、硝酸钠或醋酸钠，在此条件下，产物结晶性较好，晶体中缺陷较少。