本申请属于储能装置技术领域，提供一种普鲁士蓝类过渡金属氰化物、其制备方法、及其相关的正极极片、二次电池、电池包和装置。普鲁士蓝类过渡金属氰化物，包括二次颗粒，所述二次颗粒包括多个一次颗粒；其中，所述一次颗粒为球型或类球型形貌。普鲁士蓝类过渡金属氰化物存在克容量较低的问题，导致钠离子电池的能量密度较差，影响了钠离子电池的商业化应用。二次颗粒可以增大粒子颗粒度和粉体压实密度，还能提高正极极片的压实密度，同时改善正极极片的活性离子传输性能和电子导电性，从而可以提高采用其的二次电池的能量密度和倍率性能。高采用其的二次电池的能量密度和倍率性能。高采用其的二次电池的能量密度和倍率性能。
【技术实现步骤摘要】
普鲁士蓝类过渡金属氰化物、其制备方法、及其相关的正极极片、二次电池、电池包和装置
[0001]本申请属于储能装置
，具体涉及一种普鲁士蓝类过渡金属氰化物、其制备方法、及其相关的正极极片、二次电池、电池模块、电池包和装置。
技术介绍
[0002]近年来，随着锂离子电池在全球范围内新能源汽车及电化学储能等新兴领域的大规模推广，锂及其他一些贵金属资源如钴、镍等的资源丰度逐渐引起了人们的担忧。这是由于需求的迅猛增长会使得这些资源的储量降低，或是提取或开采成本显著增加。因此，开发新的，具有高资源丰度的电化学储能体系，以实现低储能成本的研究受到越来越多的重视。
[0003]以钠离子电池为代表的其它体系二次电池与锂离子电池储能原理类似，不同的是在充放电循环中向正负两极往复移动的离子从锂离子变为了钠离子等活性离子。由于钠元素丰度高，具有潜在的广阔应用前景，特别是在低速电动车、大规模储能领域具有较大的潜在应用价值。
[0004]正极材料是钠离子电池等二次电池的最主要构成部分。钠离子电池产业化备选正极材料主要包括普鲁士蓝类过渡金属氰化物、层状过渡金属氧化物、聚阴离子型氧化物等。相比其它正极材料，普鲁士蓝类过渡金属氰化物具有低成本、高比容量、制备方便三大核心产业化优势，最具产业化前景。然而，相对于普遍使用的锂离子电池的正极材料来说，普鲁士蓝类过渡金属氰化物仍然存在克容量较低的问题，导致钠离子电池的能量密度较差，影响了钠离子电池的商业化应用。
技术实现思路
[0005]本申请的第一方面提供一种普鲁士蓝类过渡金属氰化物，其包括二次颗粒，所述二次颗粒包括多个一次颗粒；其中，所述一次颗粒为球型或类球型形貌。
[0006]本申请的普鲁士蓝类过渡金属氰化物包括多个球型或类球型形貌的一次颗粒聚集成的二次颗粒，可以增大粒子颗粒度和粉体压实密度，还能提高正极极片的压实密度，同时改善正极极片的活性离子传输性能和电子导电性，从而可以提高采用其的二次电池的能量密度和倍率性能。
[0007]在本申请任意实施方式中，普鲁士蓝类过渡金属氰化物的二次颗粒内角角度为150
°
~300
°
；可选地为180
°
~270
°
、或200
°
~250
°
。颗粒表面钝角较多的普鲁士蓝类过渡金属氰化物，有利于增加颗粒与颗粒的相互接触面积，使得极片的压实密度提高，从而改善电池的能量密度和倍率性能。
[0008]在本申请任意实施方式中，普鲁士蓝类过渡金属氰化物的二次颗粒中，一次颗粒曲率半径≥0.2μm；可选地为0.5μm~100μm、或0.8μm~50μm。适当的曲率半径有利于极片压实密度的提高，从而可以改善电池的倍率性能及能量密度。
[0009]在本申请任意实施方式中，普鲁士蓝类过渡金属氰化物的体积平均粒径D
v
50≥1μ
m；可选地为2μm~50μm、或 2μm~10μm。适当的粒径范围利于极片压实密度的提高，因此有助于电池能量密度与倍率性能的提升。
[0010]在本申请任意实施方式中，普鲁士蓝类过渡金属氰化物在600MPa压强下的粉体压实密度为1.7g/cm3~2.1g/cm3；可选地为1.8g/cm3~2.1g/cm3。普鲁士蓝类过渡金属氰化物的粉体压实密度大，有利于颗粒与导电剂的接触，还有利于提高极片压实密度，从而提高电池的能量密度和倍率性能。
[0011]在本申请任意实施方式中，普鲁士蓝类过渡金属氰化物包括A
x
M1[M2(CN)6]y
，其中，A选自碱金属离子和碱土金属离子中的一种或几种；M1选自Mn、Ni、Cu、Co、Fe、Zn、Cr中的一种或几种；M2选自Mn、Ni、Cu、Co、Fe、Zn、Cr中的一种或几种；1.5≤x≤2；0.6≤y≤1。该普鲁士蓝类过渡金属氰化物的缺陷程度较小，克容量则会越高，越能提高电池的能量密度。
[0012]在本申请任意实施方式中，普鲁士蓝类过渡金属氰化物在12MPa压强下的粉体电阻率为10kΩ
·
cm~100kΩ
·
cm；可选地为20kΩ
·
cm~90kΩ
·
cm。粉体电阻率在适当范围内，可以改善电池的倍率性能。
[0013]在本申请任意实施方式中，普鲁士蓝类过渡金属氰化物的克容量为140mAh/g~170 mAh/g；可选地为150mAh/g~165 mAh/g。普鲁士蓝类过渡金属氰化物的克容量较大，可以使电池的能量密度增大。
[0014]本申请的第二方面提供一种普鲁士蓝类过渡金属氰化物的制备方法，其包括以下步骤：S1，提供包含过渡金属阳离子的第一溶液，所述第一溶液中过渡金属阳离子的浓度≥0.1mol/L；S2，提供包含过渡金属氰酸根的A盐的第二溶液，所述第二溶液中过渡金属氰酸根阴离子的浓度≥0.1mol/L，A选自碱金属离子和碱土金属离子中的一种或几种；S3，在搅拌的条件下，以10cm/s~100m/s的流速、在0.5h~48h的时间内，将所述第一溶液和所述第二溶液的其中一种加入到另一种中进行混合，发生共沉淀化学反应，得到悬浊液；其中，所述其中一种的溶液温度为10℃~40℃，另一种的溶液温度为40℃~180℃；S4，在搅拌以及40℃~180℃的条件下，对所述悬浊液进行陈化≥0.5h；S5，经分离、洗涤、干燥，即得所述普鲁士蓝类过渡金属氰化物；其中，所述普鲁士蓝类过渡金属氰化物包括二次颗粒，所述二次颗粒包括多个一次颗粒，所述一次颗粒为球型或类球型形貌。
[0015]第一溶液与第二溶液中，过渡金属阳离子与过渡金属氰酸根阴离子的浓度如果较大，则可以提高普鲁士蓝类过渡金属氰化物的产量，降低生产成本。
[0016]在本申请任意实施方式中，S1所述第一溶液中过渡金属阳离子的浓度为0.2mol/L~4mol/L；可选地为0.3mol/L~3mol/L。
[0017]在本申请任意实施方式中，S2所述第二溶液中过渡金属氰酸根阴离子的浓度为0.2mol/L~4mol/L；可选地为0.3mol/L~3mol/L。
[0018]第一溶液过渡金属阳离子与第二溶液过渡金属氰酸根阴离子的浓度在适当范围内，能使晶体浓度在热力学上小于饱和溶解度，呈现为液相，以维持稳定的浓度来进行反应，得到本申请所述的普鲁士蓝类过渡金属氰化物。
[0019]在本申请任意实施方式中，S1所述第一溶液或S2所述第二溶液中还包含A源，其
中，A源选自A的氯化盐、A的硝酸盐、A的硫酸盐、A的氢氧化物、A的甲酸盐、A的乙酸盐、A的草酸盐、A的磷酸盐、A的高氯酸盐、A的苯甲酸盐、A的柠檬酸盐中的一种或几种；可选地，A源选自A的氯化盐、A的硝酸盐、A的硫酸盐中的一种或几种。
[0020]A源的加入能够促进A向普鲁士蓝类过渡金属氰化物的框架中迁移，利于产物结构完整，由此能提高普鲁士蓝类过渡金属氰化物的克容量，从而提高电池的能量密度。
[0本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种普鲁士蓝类过渡金属氰化物，其特征在于，包括二次颗粒，所述二次颗粒包括多个一次颗粒；其中，所述一次颗粒为球型或类球型形貌。2.根据权利要求1所述的普鲁士蓝类过渡金属氰化物，其特征在于，所述二次颗粒的内角角度为150
°
~300
°
。3.根据权利要求1所述的普鲁士蓝类过渡金属氰化物，其特征在于，所述一次颗粒的曲率半径≥0.2μm。4.根据权利要求1所述的普鲁士蓝类过渡金属氰化物，其特征在于，所述普鲁士蓝类过渡金属氰化物的体积平均粒径D
v
50≥1μm。5.根据权利要求1所述的普鲁士蓝类过渡金属氰化物，其特征在于，所述普鲁士蓝类过渡金属氰化物在600MPa压强下的粉体压实密度为1.7g/cm3~2.1g/cm3。6.根据权利要求1所述的普鲁士蓝类过渡金属氰化物，其特征在于，所述普鲁士蓝类过渡金属氰化物包括A
x
M1[M2(CN)6]
y
，其中，A选自碱金属离子和碱土金属离子中的一种或几种；M1选自Mn、Ni、Cu、Co、Fe、Zn、Cr中的一种或几种；M2选自Mn、Ni、Cu、Co、Fe、Zn、Cr中的一种或几种；1.5≤x≤2；0.6≤y≤1。7.根据权利要求1所述的普鲁士蓝类过渡金属氰化物，其特征在于，所述普鲁士蓝类过渡金属氰化物在12MPa压强下的粉体电阻率为10kΩ
·
cm~100kΩ
·
cm。8.根据权利要求1所述的普鲁士蓝类过渡金属氰化物，其特征在于，所述普鲁士蓝类过渡金属氰化物的克容量为140mAh/g~170 mAh/g。9.一种普鲁士蓝类过渡金属氰化物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，提供包含过渡金属阳离子的第一溶液，所述第一溶液中过渡金属阳离子的浓度≥0.1mol/L；S2，提供包含过渡金属氰酸根的A盐的第二溶液，所述第二溶液中过渡金属氰酸根阴离子的浓度≥0.1mol/L，A选自碱金属离子和碱土金属离子中的一种或几种；S3，在搅拌的条件下，以10cm/s~100m/s的流速、在0.5h~48h的时间内，将所述第一溶液和所述第二溶液的其中一种加入到另一种中进行混合，发生共沉淀化...
【专利技术属性】
技术研发人员：田佳瑞，郭永胜，欧阳楚英，张欣欣，黄丽婷，苏硕剑，林文光，张金余，
申请(专利权)人：江苏时代新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。