本发明属于新能源领域,涉及一种以cuhcf为正极材料的高性能水系电池。
背景技术:
1、由于频发的电池事故,安全问题逐步凸显并成为目前储能体系最受关注的问题之一。而水系电池所使用电解液往往是对应工作离子的盐水溶液,其本身特有的安全性、高的电导率(比有机体系高3个数量级)、低成本等特性,逐步引起人们关注。但是,水系电池体系的问题也十分突出,受限于水的分解电压,能量密度较低;电解液中相对复杂的环境,使得长期电化学稳定性难以尽如人意。
2、铜铁氰化物(cuhcf)是普鲁士蓝类似物的一种,具有较大的空腔()可供离子脱/嵌、成本低、制备简单,是水系电池常用的正极材料之一。但是,由于cuhcf较快的形核速率,往往会在晶体内部引入结晶水和空位,使得材料长程有序结构受到破坏,导致工作离子嵌/脱过程结构坍塌,电化学性能降低。此外,cuhcf也存在过渡组金属离子(tm)溶出、较低的电解液分解电压导致的单电子反应等问题。
3、传统改善cuhcf电极材料稳定性差的问题,往往需要非常精密的调控,例如加入螯合剂,降低形核速率,形成相对完美的晶体,或者引入其他过渡组金属离子进行掺杂稳定结构等等,在工业应用上具有较大的难度。
技术实现思路
1、本申请提供一种以cuhcf为正极材料的高性能水系电池,通过在电解液中引入低浓度的铁氰化钾(k3fe(cn)6),利用tm溶出、形核较快的缺点,变废为宝,将k3fe(cn)6中的[fe(cn)6]3-和tm重新结合,在cuhcf电极材料表面,重新形成cuhcf。一石三鸟,不仅改善了cuhcf稳定性差、tm溶出的问题,同时,可以提供额外的容量,弥补了能量密度低的问题。
2、本发明采用以下技术方案:一种高性能水系电池,该电池以cuhcf为正极材料,水系电解液中含有0.3-50mmol/l的[fe(cn)6]3-。
3、具体的,水系电解液可以为:li2so4水溶液、na2so4水溶液、k2so4水溶液、(nh4)2so4水溶液、mgso4水溶液、al2(so4)3水溶液。
4、进一步地,所述电池的正极电极片通过以下方法制备得到:cuhcf正极材料、导电剂super p、粘结剂pvdf,以质量比7:2:1溶解至n-甲基吡咯烷酮中,搅拌12h得到电极浆料。将浆料涂覆与长方形碳纸上,真空干燥得到cuhcf正极电极片。
5、本发明的有益效果在于:本发明通过简单的方法,利用简单的成本,在电解液中加入铁氰化钾,无需对cuhcf材料进行任何调控,改善了以cuhcf为正极材料的高性能水系电池因为cuhcf正极材料tm溶解差导致的电化学稳定性差、电化学容量低的问题,且成本低,易于工业化生产。
1.一种高性能水系电池,其特征在于,该电池以cuhcf为正极材料,水系电解液中含有0.3-50mmol/l的[fe(cn)6]3-。
2.根据权利要求1所述的高性能水系电池,其特征在于,水系电解液可以为:li2so4水溶液、na2so4水溶液、k2so4水溶液、(nh4)2so4水溶液、mgso4水溶液、al2(so4)3水溶液。
3.根据权利要求1所述的高性能水系电池,其特征在于,所述li2so4水溶液、na2so4水溶液、k2so4水溶液、(nh4)2so4水溶液、mgso4水溶液中,电解液的浓度为0.5-1mol/l,al2(so4)3水溶液的浓度为0.5mol/l.
4.根据权利要求1所述的高性能水系电池,其特征在于,所述电池的正极电极片通过以下方法制备得到:cuhcf正极材料、导电剂、粘结剂溶解至溶剂中,搅拌12h得到电极浆料;将浆料涂覆与导电基底上,真空干燥得到cuhcf正极电极片。