【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电化学，特别是涉及一种fecu-hcf@cu-hcf材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、钠离子电池因其成本低、钠资源丰富等优势成为锂离子电池的有力替代品。在钠离子电池正极材料中，普鲁士蓝类似物(prussianblueanalogues，pbas)凭借其开放框架结构提供了良好的钠离子存储能力，但其普遍存在的结构缺陷和阳离子排列异常导致了较差的循环稳定性和低的库仑效率。
2、因此，开发具有高循环稳定性和良好电化学性能的新型正极材料具有重要意义。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供了一种fecu-hcf@cu-hcf材料及其制备方法和应用，本专利技术提供的fecu-hcf@cu-hcf材料具有核(fecu-hcf)与壳层(cu-hcf)的特殊结构，显著提高了电池的循环稳定性和电化学性能。本专利技术旨在通过核心-壳层设计解决普鲁士蓝类似物在反复脱钠/嵌钠过程中容易发生的体积膨胀问题，从而提升材料的稳定性和导电性能。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、本专利技术提供了一种fecu-hcf@cu-hcf材料的制备方法，包括以下步骤：
4、1)将硫酸亚铁、钠盐、聚乙烯吡咯烷酮和水混合，得到溶液a；
5、所述硫酸亚铁的摩尔、钠盐的摩尔、聚乙烯吡咯烷酮的质量和水的体积比为1～5mmol:2～10mmol:1g:50ml；
6、2)将亚铁氰化钠、抗坏血酸和水混合，得到溶液b
7、所述亚铁氰化钠的摩尔、抗坏血酸的质量和水的体积比为1～5mmol:0.1～0.5g:50ml；
8、3)将所述步骤1)得到的溶液a和步骤2)得到的溶液b等体积混合、搅拌，得到溶液c；
9、4)将亚铁氰化钠、聚乙烯吡咯烷酮和水混合，得到溶液d；
10、所述亚铁氰化钠的摩尔、聚乙烯吡咯烷酮的质量和水的体积比为1～2mmol:0.3g:50ml；
11、5)将氯化铜、钠盐和水混合，得到溶液e；
12、所述氯化铜的摩尔、钠盐的质量和水的体积比为1～2mmol:0.516～1g:50ml；
13、6)将所述步骤4)得到的溶液d和步骤5)得到的溶液e滴加到步骤3)得到的溶液c中，再依次经搅拌、陈化和干燥，得到fecu-hcf@cu-hcf材料；
14、所述溶液d和溶液e的滴加速率都为0.5ml/min；
15、所述溶液c的滴加速率为2ml/min；
16、所述溶液d、溶液e和溶液c的体积比为1:1:2。
17、优选的，所述步骤1)硫酸亚铁的摩尔、钠盐的摩尔、聚乙烯吡咯烷酮的质量和水的体积比为3mmol:2～10mmol:1g:50ml。
18、优选的，所述步骤2)亚铁氰化钠的摩尔、抗坏血酸的质量和水的体积比为3mmol:0.1～0.5g:50ml。
19、优选的，所述步骤3)搅拌的时间为12h。
20、优选的，所述钠盐包括柠檬酸钠和/或焦磷酸钠。
21、优选的，所述步骤6)搅拌的时间为12h；
22、所述干燥的条件包括：温度为120℃下真空干燥12h。
23、所述陈化的条件包括：在温度为20～30℃下陈化24h。
24、本专利技术还提供了一种上述技术方案所述制备方法制备得到的fecu-hcf@cu-hcf材料，具有方片形核壳结构，以fecu-hcf为核，cu-hcf为壳。
25、本专利技术还提供了上述技术方案所述的fecu-hcf@cu-hcf材料在作为钠离子电池正极材料中的应用。
26、本专利技术还提供了上述技术方案所述的fecu-hcf@cu-hcf材料在提高钠离子电池正极材料循环稳定性中的应用。
27、本专利技术还提供了上述技术方案所述的fecu-hcf@cu-hcf材料在提高钠离子电池正极材料倍率性能中的应用。
28、本专利技术的有益效果：
29、1、材料具有方片形核壳结构
30、本专利技术采用共沉淀法，通过调控溶液流速，制得以fecu-hcf为核，cu-hcf为壳的方片形核壳复合材料(fecu-hcf@cu-hcf)。该结构可有效优化材料的微观结构，增强核与壳层的协同作用，确保材料在反复脱嵌钠过程中结构的完整性，从而有效提高材料的稳定性和循环性能。
31、2、通过溶液流速控制材料形貌(核壳结构)的工艺技术
32、通过本专利技术工艺中滴定速率和溶液浓度的精准调控，可以实现cu元素在核(fecu-hcf)与壳(cu-hcf)层的精确浓度分布。该比例的可控性确保了核壳结构材料在合成过程中具有均匀的元素分布，避免了成分不均引起的电化学性能不稳定现象，为进一步优化材料的电化学特性提供了理论支持。
33、3、材料的电化学循环-倍率性能优异
34、fecu-hcf@cu-hcf材料作为钠离子电池正极材料，表现出优异的倍率性能和循环稳定性。在高电流密度条件下，该材料仍能保持稳定的比容量，显示出较低的电荷转移电阻和较高的钠离子扩散系数，归因于核壳结构有效缓解了体积膨胀问题，确保了电极在高倍率充放电过程中的快速离子传输和结构稳定性。
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1.一种FeCu-HCF@Cu-HCF材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)硫酸亚铁的摩尔、钠盐的摩尔、聚乙烯吡咯烷酮的质量和水的体积比为3mmol:2～10mmol:1g:50mL。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)亚铁氰化钠的摩尔、抗坏血酸的质量和水的体积比为3mmol:0.1～0.5g:50mL。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)搅拌的时间为12h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钠盐包括柠檬酸钠和/或焦磷酸钠。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤6)搅拌的时间为12h；
7.一种权利要求1～6任一项所述制备方法制备得到的FeCu-HCF@Cu-HCF材料，具有方片形核壳结构，以FeCu-HCF为核，Cu-HCF为壳。
8.权利要求7所述的FeCu-HCF@Cu-HCF材料在作为钠离子电池正极材料中的应用。
9.权利要求7所述
10.权利要求7所述的FeCu-HCF@Cu-HCF材料在提高钠离子电池正极材料倍率性能中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种fecu-hcf@cu-hcf材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)硫酸亚铁的摩尔、钠盐的摩尔、聚乙烯吡咯烷酮的质量和水的体积比为3mmol:2～10mmol:1g:50ml。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)亚铁氰化钠的摩尔、抗坏血酸的质量和水的体积比为3mmol:0.1～0.5g:50ml。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)搅拌的时间为12h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钠盐包括柠檬酸钠和/...
【专利技术属性】
技术研发人员：武军，崔浩男，徐紫斌，徐军明，蔡玉荣，倪文彬，周晓崇，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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