[发明专利]一种普鲁士蓝类电池正极活性材料的合成方法

说明书

本发明提供一种普鲁士蓝类电池正极活性材料的合成方法，通过改变条件，减缓反应速率，获得晶体缺陷更少的正极活性材料是提升电池性能。采用含过渡金属元素的络合物在一定条件下分解，缓释出相应过渡金属阳离子，与亚铁氰酸根可生成相应的普鲁士蓝类材料。只需改变温度、pH值等条件，控制相关络合物的分解速率，即可实现对反应速率的调节，操作简单快捷。

技术领域

本发明涉及一种普鲁士蓝类电池正极活性材料的合成方法，特别是涉及一种亚铁氰化钴钠Na₂CoFe(CN)₆的合成方法。

技术背景

锂离子电池作为一种新能源，被广泛应用于民用、军用领域。为应对多种需求，如无人机和电动汽车电池需具有高倍率性能，故需开发相关电池材料。PBs被认为是一种非常具有潜力的高倍率锂离子电池正极材料，业内已提出50C的放电倍率。

常用共沉淀法由于反应速度快，晶体形核迅速，导致晶体内部产生大量结构缺陷，电池正极活性材料质量较差，影响电池容量、倍率等性能。含过渡金属元素的络合物是一种不稳定化合物，在一定条件下会发生分解，缓慢释放出其中的过渡族金属阳离子。过渡族金属阳离子再与溶液中的亚铁氰酸根离子反应生成普鲁士蓝类材料。通过控制温度、pH值等条件，控制含过渡族金属元素的络合物分解速率进而调节反应速率，相较原先采用共沉淀法的合成方法，反应速率大大降低，产物晶体有充足时间形核，减少了晶体缺陷，提升了正极活性材料质量及电池性能。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于：提供一种普鲁士蓝类电池正极活性材料的合成方法。

本发明目的通过下述方案实现：一种普鲁士蓝类电池正极活性材料的合成方法，通过改变条件，减缓反应速率，获得晶体缺陷更少的正极活性材料是提升电池性能，包括如下步骤：

(1)将0-0.02mol包括Ni、Co、Mn、Cu或Fe过渡金属的氨络合物溶于200ml去离子水中，磁力搅拌至溶解；

(2)将0.02mol亚铁氰化钠Na₄Fe(CN)₆或亚铁氰化钾K₄Fe(CN)₆)溶于200ml去离子水中，磁力搅拌至溶解；

(3)将上述两溶液混合，再加入100ml浓度0.01mol/L的盐酸；

(4)50℃下保温，高速搅拌8h，溶液变成深蓝绿色，静置3h，提取沉淀物，各用清水、乙醇离心清洗三次，80℃真空烘箱烘3h即获得成品。

根据各类络合物性质，通过改变温度、pH值等条件使络合物分解，释放出相应过渡金属阳离子，与亚铁氰酸根反应。

本发明由以往通过控制反应物浓度及添加速率等外部控制方式来降低普鲁士蓝类材料反应速率，改进为靠控制过渡族金属元素络合物分解产生过渡族金属阳离子，进而控制反应生成沉淀的速率。只需通过对体系的内部控制，即温度、pH值的控制即可达到目的。且此法尤其对普鲁士蓝类材料中的亚铁氰化铁的制备极为有利，亚铁氰化钠（或亚铁氰化钾）自身即是一种络合物，对其自身在酸性条件下加热即可获得亚铁氰化铁沉淀。该合成方法操作简单。

附图说明

图1为实例Na₂Co^IIFe^II(CN)₆材料的SEM图。

具体实施方式

本发明通过下面具体实例进行详细的描述，但是本发明的保护范围不受限于这些实施例子。

实施例1

一种普鲁士蓝类电池正极活性材料的合成方法，其特征在于通过改变条件，减缓反应速率，获得晶体缺陷更少的正极活性材料是提升电池性能，按如下步骤：