[发明专利]一种提高普鲁士蓝及其衍生物固含量的方法和钠离子电池

说明书

本发明涉及钠离子电池技术领域，尤其涉及一种提高普鲁士蓝及其衍生物固含量的方法和钠离子电池。本发明提供了一种提高普鲁士蓝及其衍生物固含量的方法，包括以下步骤：将固相的黄血盐和固相的可溶性金属盐加入底液中进行反应，得到含有普鲁士蓝及其衍生物的反应液；其中，底液为包括可溶性的硫酸盐和/或氯化盐的溶液。本发明提供的方法可以使得含有普鲁士蓝及其衍生物的反应液的固含量达到50％，大大减少了工业废水的产生，经济环保。

技术领域

本发明涉及钠离子电池技术领域，具体而言，涉及一种提高普鲁士蓝及其衍生物固含量的方法和钠离子电池。

背景技术

普鲁士蓝类材料的分子式为A_xM_yM'1-y[Fe(CN)₆]1-z*nH₂O，其中A为Na或者K；M，M'为Fe、Co、Mn、Ni、Cu中的一种或者几；0≤x≤2，0y≤1，0≤z1，0≤n≤3.5。普鲁士蓝类材料具有比容量高、电压平台高、成本低等特点，在稳定性进而功率特性等方面具有突出的优势；同时普鲁士蓝类材料具有合适的开框架结构，可以为钠离子提供快速传输的离子通道，是一类优异的钠离子电池正极材料。

传统工艺在制备普鲁士蓝类材料作为钠离子电池正极材料时，通常用水配制黄血盐钠溶液和金属盐溶液(例如锰、铁、铜、镍等金属的可溶盐，可溶盐如：氯化盐、硫酸盐、草酸盐、柠檬酸盐等)，通过液相沉淀法制备普鲁士蓝类材料。两个反应液同时缓慢加入反应容器中，或者其中一个溶液加入到另一个溶液中。由于制备过程中成核和晶体生长速率难以控制，导致产物中存在很多缺陷。为了制备缺陷更少的材料，一般要采用低溶度的反应液，同时受限于溶解度，直接用水做溶剂，反应结束时反应容器中普鲁士蓝类材料的固含量比较低，一般在10％左右，产生大量的废水，严重制约了反应的产能和效率。另外传统工艺制备出的材料颗粒小，结晶度差，流动性不好，导致电池极片压实低，性能差。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种提高普鲁士蓝及其衍生物固含量的方法，该方法将固相原料直接添加到底液中进行反应，提高了含有普鲁士蓝及其衍生物的反应液的固含量，大大减少了水的用量，提高了装置的空间利用率。

本发明的第二目的在于提供一种普鲁士蓝及其衍生物的制备方法，该制备方法操作简便、产量高、产生的工业废水少、成本低、经济环保，可实现大规模工业化生产。

本发明的第三目的在于提供一种钠离子电池，其具有优异的电化学性能。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种提高普鲁士蓝及其衍生物固含量的方法，包括以下步骤：

将固相的黄血盐和固相的可溶性金属盐加入底液中进行反应，得到含有普鲁士蓝及其衍生物的反应液；

其中，所述底液为包括可溶性的硫酸盐和/或氯化盐的溶液。

一种普鲁士蓝及其衍生物的制备方法，包括上述的提高普鲁士蓝及其衍生物固含量的方法。

一种钠离子电池，包括上述的普鲁士蓝及其衍生物的制备方法制得的普鲁士蓝及其衍生物。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明提供了一种提高普鲁士蓝及其衍生物固含量的方法，将固相的黄血盐和固相的可溶性金属盐缓慢加入含有可溶性的硫酸盐和/或氯化盐的溶液中进行反应。该方法通过各步骤的配合，通过控制各原料的添加量以及反应的条件参数，使得到的含有普鲁士蓝及其衍生物的反应液的固含量为10％～50％，大大减少了反应过程中水的用量，提高了装置的空间利用率，操作简单、经济环保；同时有利于提高普鲁士蓝及其衍生物的颗粒尺寸、结晶度、流动性和电化学性能。