一种铁氰化钴锂离子电池正极活性材料的制备方法及其产品和应用与流程

文档序号:24406303发布日期:2021-03-26 17:16阅读:434来源:国知局

1.本发明涉及一种铁氰化钴锂离子电池正极活性材料的制备方法及其产品和应用,特别是涉及li
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cofe(cn)6锂离子电池正极活性材料的制备方法及其产品和应用。
技术背景
2.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。普鲁士蓝类材料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,业内已有50c的充放电倍率。
3.多元过渡族元素的普鲁士蓝类材料可通过共沉淀的方式合成,但因合成速率过高,导致产物缺陷较大,无法满足电池正极材料高倍率、大容量、长循环的性能要求,合法方法亟待优化。基于单一源法开发的钴氨络合物分解法合成co

fe类普鲁士蓝类电池正极材料能有效克服上述共沉淀法的缺点,使电池性能得到优化。其机理为通过控制其中一种过渡族元素(co)的分解释放速率,减缓合成速率,产物晶体有充足时间形核,达到合成产物性能优化的目的。此外配合高浓度锂离子溶液的多次浸洗,及氧化物氧化过渡族元素,使适用于钠离子被置换为锂离子的产物可适用于锂离子电池。


技术实现要素:

4.为克服现有技术的不足,本发明的目的在于:提供一种铁氰化钴锂离子电池正极活性材料的制备方法。
5.本发明的再一目的在于:提供一种上述方法获得的铁氰化钴锂离子电池正极活性材料产品。
6.本发明的又一目的在于:提供一种上述产品的应用。
7.本发明目的通过下述方案实现:一种铁氰化钴锂离子电池正极活性材料的制备方法,包括如下步骤:(1)将0.01mol亚铁氰化钠na4fe(cn)6或亚铁氰化钾(k4fe(cn)6溶于100ml去离子水中,磁力搅拌至完全溶解得水溶液,(2)将0.01mol六氨基氯化钴[co(cn)6]cl3或五氨基氯化钴[co(cn)5]cl3溶于100ml去离子水中,磁力搅拌至完全溶解,并与(1)中水溶液混合,此时产生钴的氨类络合物,为黄色不溶物的混合液;(3)取0.1mol/l的盐酸100ml,加入上述步骤(2)的混合液中,充分搅拌,设置加热温度50℃,反应时间12h,在酸性加热条件下使钴的氨类络合物分解,进而与亚铁氰根反应生成产物;(4)将(3)中反应结束后的产物静置1h,取沉淀得亚铁氰化钴钠,加入大量1mol/l氯化锂溶液、适量双氧水搅拌10min,进行置换反应,再次取沉淀并清洗,此步骤重复2

3次;(5)将(4)中沉淀通过乙醇离心清洗2

3次,烘干,得到最终产物li
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cofe(cn)6。
[0008]
本发明中,在酸性加热条件下使钴的氨类络合物分解,进而与亚铁氰根反应生成产物。
[0009]
本发明的机理是:以亚铁氰化钠na4fe(cn)6或其他碱金属亚铁氰化物、六氨基氯化钴[co(cn)6]cl3或其他钴的氨类络合物(例如五氨基氯化钴)为原料,两种反应物的水溶液在加入盐酸、共热的条件下,钴氨络合物分解产生游离钴离子,与亚铁氰根离子反应生成亚铁氰化钴钠。再将产物中的钠离子置换成锂离子,置换方法采用高浓度氯化锂溶液配合无残留性氧化剂双氧水数次浸洗,使用电感耦合等离子体发射光谱法检测样品,使锂离子完全置换出钠离子。
[0010]
本发明还提供了一种铁氰化钴锂离子电池正极活性材料,根据上述方法制备得到li
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[0011]
本发明也提供了一种铁氰化钴锂作为离子电池正极活性材料的应用。
[0012]
本发明使用了碱金属亚铁氰化物,使用了钴的氨类络合物。
[0013]
本发明通过调节ph值、温度来控制六氨基氯化钴水溶液中钴离子的分解,与亚铁氰根反应,以及上述的后续操作,生成co

fe普鲁士蓝类锂离子电池正极活性材料。
[0014]
本发明制备工艺相对简单,易操作,可获得铁氰化钴li
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cofe(cn)6锂离子电池正极活性材料。本发明方法所制备的正极活性材料性能优于共沉淀法所制备的材料,虽步骤有所增多,但操作简单。
具体实施方式
[0015]
本发明通过下面具体实例进行详细描述,但是本发明的保护范围不受限于这些实施例子。
[0016]
实施例1一种铁氰化钴锂离子电池正极活性材料,按如下步骤制备:(1)将0.01mol亚铁氰化钾(k4fe(cn)6溶于100ml去离子水中,磁力搅拌至完全溶解得水溶液;(2)将0.01mol六氨基氯化钴[co(cn)6]cl3溶于100ml去离子水中,磁力搅拌至完全溶解,并与(1)中水溶液混合,此时产生钴的氨类络合物,为黄色不溶物的混合液;(3)取0.1mol/l的盐酸100ml,加入上述步骤(2)的混合液中,充分搅拌,设置加热温度50℃,反应时间12h,在酸性加热条件下使钴的氨类络合物分解,进而与亚铁氰根反应生成产物;(4)将(3)中反应结束后的产物静置1h,取沉淀,加入大量1mol/l氯化锂溶液、适量双氧水搅拌10min,再次取沉淀并清洗,此步骤重复2

3次;(5)将(4)中沉淀通过乙醇离心清洗2

3次,烘干,得到最终产物li
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[0017]
实施例2一种铁氰化钴锂离子电池正极活性材料,与实施例1步骤近似,按如下步骤制备:(1)将0.01mol亚铁氰化钠na4fe(cn)6溶于100ml去离子水中,磁力搅拌至完全溶解;(2)将0.01mol五氨基氯化钴[co(cn)5]cl3溶于100ml去离子水中,磁力搅拌至完全溶解,并与(1)中水溶液混合;
(3)取0.1mol/l的盐酸100ml,加入上述溶液中,充分搅拌,设置加热温度50℃,反应时间12h;(4)反应结束后的产物静置1h,取沉淀,加入大量1mol/l氯化锂溶液、适量双氧水搅拌10min,再次取沉淀并清洗,此步骤重复2

3次;(5)最后沉淀通过乙醇离心清洗2

3次,烘干,得到最终产物li
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[0018]
实施例3一种铁氰化钴锂离子电池正极活性材料,与实施例1步骤近似,按如下步骤制备:(1)将0.01mol亚铁氰化钠na4fe(cn)6溶于100ml去离子水中,磁力搅拌至完全溶解得水溶液;(2)将0.01mol六氨基氯化亚钴[co(cn)6]cl2溶于100ml去离子水中,磁力搅拌至完全溶解,并与(1)中水溶液混合;(3)取0.1mol/l的盐酸100ml,加入上述溶液中,充分搅拌,设置加热温度50℃,反应时间12h;(4)反应结束后的产物静置1h,取沉淀,加入300ml浓度1mol/l氯化锂溶液、30ml浓度为30%的双氧水搅拌10min,再次取沉淀并清洗,此步骤重复2

3次;(5)最后沉淀通过乙醇离心清洗2

3次,烘干,得到最终产物li
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