System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种普鲁士蓝基电池极片的除水方法及其应用技术_技高网

一种普鲁士蓝基电池极片的除水方法及其应用技术

技术编号:42100400 阅读:4 留言:0更新日期:2024-07-25 00:26
本申请公开了一种普鲁士蓝基电池极片的除水方法及其应用,该方法包括:由普鲁士蓝材料制备电池极片;在流动的非活性气氛下,对该电池极片进行热处理;和将该热处理的电池极片直接用于组装电池。本申请的普鲁士蓝基电池极片的除水方法通过将极片在装配前进行热处理,使得高温下脱出的水分子及时被流动的非活性气体带走,从而实现极片端的充分除水,且工艺简单,成本低,工业应用性强。通过本申请方法制备的钠离子电池包括充分除水的普鲁士蓝基电池极片,与未进行热处理相比,在保持循环性能和倍率性能的情况下提高了比容量,电化学性能明显改善。

【技术实现步骤摘要】

本申请属于钠离子电池领域,具体涉及一种普鲁士蓝基电池极片的除水方法及其应用


技术介绍

1、随着科技发展,构建新能源社会是未来的发展趋势,而规模储能是电网行业中的关键技术。对于大规模储电而言,二次电池由于使用和维护方便,无疑是最合适的电化学储电方式之一。然而,目前成熟的二次电池体系几乎都不适合大规模储能应用。铅酸电池虽然成本低,但存在寿命短、记忆效应大等问题。锂离子电池的能量密度高、寿命长,但锂原料储量有限,成本高,长远来看并不能满足大规模储能的要求。相比之下,钠离子电池因其原料资源丰富、成本低、电化学潜力大等优点而备受关注。

2、普鲁士蓝类钠离子电池正极材料由于其开放的骨架、灵活可控的组分、优异的倍率性能等特性,近年来受到了科研界和工业界的广泛关注。然而,该材料的水性合成环境和快速沉淀反应导致结构中存在一定量的水分子,在电池充放电过程中对电解液稳定性、离子迁移产生不良影响。研究表明,高温除水是解决以上问题、提升普鲁士蓝材料比容量和正极/电解液界面稳定性的有效手段。然而,常规的真空烘箱除水方法无法及时有效地排出材料中脱离的水分子,在高温环境下水分子易在材料表面溶解钠离子,且在降温后可能会再次吸附在材料表面。另一方面,即使已在材料端完成除水,在后续电池极片的制备过程中还容易再次吸附水分子,从而无法有效除水。因此,需要开发新的高温除水方法,由此在极片端有效降低水分子的影响,提升钠离子电池的比容量和循环性能。


技术实现思路

1、鉴于此,本申请的目的在于,提供一种通过在流动的非活性气氛下对极片进行加热干燥来有效除水的方法。本申请提出了一种新的普鲁士蓝正极除水方式,其中在将极片装配电池之前,通过在流动的非活性气氛下进行热处理而实现彻底除水。相较于常规的真空除水方式,本申请的方法使得高温下从普鲁士蓝材料中脱出的水分子及时被流动的非活性气体带走,从而阻止水分子在材料表面碱化以及重新进入材料。

2、根据本申请的一个方面,提供一种普鲁士蓝基电池极片的除水方法,包括:

3、a)由普鲁士蓝材料制备电池极片;

4、b)在流动的非活性气氛下,对所述电池极片进行热处理;

5、c)将所述热处理的电池极片直接用于组装电池。

6、可选地,步骤a)中,所述普鲁士蓝材料化学式为naxm[fe(cn)6]y·zh2o,其中m选自过渡金属fe、mn中的至少一种,0<x≤2,0<y≤1,z>0。

7、可选地,步骤a)中,所述普鲁士蓝材料通过共沉淀法合成。

8、可选地,步骤a)中,所述电池极片的制备包括:

9、a1)将所述普鲁士蓝材料、导电剂和粘结剂分散于有机溶剂中形成浆料,涂敷在集流体上;

10、a2)将涂敷所述浆料的集流体真空干燥,得到烘干电极;

11、a3)将所述烘干电极加工成极片。

12、本申请对于导电剂的种类没有特别限制。在一个实施方案中,所述导电剂为导电炭黑super p。

13、本申请对于粘结剂的种类没有特别限制。在一个实施方案中,所述粘结剂为聚偏二氯乙烯(pvdf)。

14、本申请对于有机溶剂的种类没有特别限制。在一个实施方案中,所述有机溶剂为n-甲基吡咯烷酮(nmp)。

15、本申请对于集流体的种类没有特别限制。在一个实施方案中,所述集流体为铝箔。

16、本申请对于将电极加工成极片的方法没有特别限制。在一个实施方案中,通过冲片工艺将所述电极裁切为预定直径的圆片。

17、可选地,所述真空干燥的温度为110-130℃。

18、可选地,所述真空干燥的温度独立地选自110℃、111℃、112℃、113℃、114℃、115℃、116℃、117℃、118℃、119℃、120℃、121℃、122℃、123℃、124℃、125℃、126℃、127℃、128℃、129℃、130℃中的任意值或任意两者之间的范围值。

19、优选地,所述真空干燥的温度为115-125℃。

20、可选地,所述真空干燥的时间为8-16h。

21、可选地,所述真空干燥的时间独立地选自8.0h、8.5h、9.0h、9.5h、10.0h、10.5h、11.0h、11.5h、12.0h、12.5h、13.0h、13.5h、14.0h、14.5h、15.0h、15.5h、16.0h中的任意值或任意两者之间的范围值。

22、优选地,所述真空干燥的时间为10-14h。

23、可选地,步骤b)中,所述热处理包括:将所述电池极片加热至除水温度,保温。

24、可选地,所述加热的速率为2-10℃/min。

25、可选地,所述加热的速率独立地选自2.0℃/min、2.5℃/min、3.0℃/min、3.5℃/min、4.0℃/min、4.2℃/min、4.5℃/min、4.7℃/min、5.0℃/min、5.3℃/min、5.5℃/min、5.8℃/min、6.0℃/min、6.2℃/min、6.5℃/min、6.7℃/min、7.0℃/min、7.5℃/min、8.0℃/min、8.5℃/min、9.0℃/min、9.5℃/min、10.0℃/min中的任意值或任意两者之间的范围值。

26、优选地,所述加热的速率为4-7℃/min。

27、可选地,所述除水温度为130-200℃。

28、可选地,所述除水温度独立地选自130℃、135℃、140℃、145℃、150℃、153℃、155℃、158℃、160℃、162℃、165℃、167℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃、195℃、200℃中的任意值或任意两者之间的范围值。

29、优选地,所述除水温度为140-180℃。

30、可选地,所述保温的时间为6-36h。

31、可选地,所述保温的时间独立地选自6h、7h、8h、9h、10h、11h、12h、13h、14h、15h、16h、17h、18h、19h、20h、21h、22h、23h、24h、25h、26h、27h、28h、29h、30h、31h、32h、33h、34h、35h、36h中的任意值或任意两者之间的范围值。

32、优选地,所述保温的时间为10-18h。

33、可选地,步骤b)中,所述流动的非活性气氛源自流通的氩气或氮气,流速为20-300ml/min。

34、可选地,所述流动非活性气氛的流速独立地选自20ml/min、25ml/min、30ml/min、35ml/min、40ml/min、45ml/min、47ml/min、50ml/min、53ml/min、55ml/min、58ml/min、60ml/min、62ml/min、65ml/min、70ml/min、75ml/min、80ml/min、90ml/min、100ml/min、110ml/min、1本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种普鲁士蓝基电池极片的除水方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤a)中,所述普鲁士蓝材料的化学式为NaxM[Fe(CN)6]y·zH2O,其中M选自过渡金属Fe、Mn中的至少一种,0<x≤2,0<y≤1,z>0。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤a)中,所述普鲁士蓝材料通过共沉淀法合成。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤a)中,所述电池极片的制备包括:

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述真空干燥的温度为110-130℃;

6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤b)中,所述热处理包括:将所述电池极片加热至除水温度,保温。

7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述加热的速率为2-10℃/min;

8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤b)中,所述流动的非活性气氛源自流通的氩气或氮气,流速为20-300ml/min。

9.一种制备钠离子电池的方法,其特征在于,所述钠离子电池包括普鲁士蓝基电池极片,所述普鲁士蓝基电池极片通过根据权利要求1至8中任一项所述的方法除水。

10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,将所述热处理的普鲁士蓝基电池极片转移至无水无氧环境中用作正极,使用钠金属作为对电极,使用包含NaPF6的溶液作为电解液,制备所述钠离子电池。

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【技术特征摘要】

1.一种普鲁士蓝基电池极片的除水方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤a)中,所述普鲁士蓝材料的化学式为naxm[fe(cn)6]y·zh2o,其中m选自过渡金属fe、mn中的至少一种,0<x≤2,0<y≤1,z>0。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤a)中,所述普鲁士蓝材料通过共沉淀法合成。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤a)中,所述电池极片的制备包括:

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述真空干燥的温度为110-130℃;

6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤b)中,所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:孙丹蒙天力陈子芳
申请(专利权)人:厦门稀土材料研究所
类型:发明
国别省市:

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