CN107226475A - 一种钾离子电池正极材料及其制备方法和钾离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钾离子电池正极材料及其制备方法和钾离子电池，该正极材料的化学式为KxP[R(CN)6]，其中0≤x≤2，P为过渡金属离子，R为Fe2+或Fe3+；制备时将铁氰化钾或亚铁氰化钾与过渡金属盐溶解制成均匀的溶液，然后进行水热反应，将反应生成的沉淀分离出来，经洗涤、真空干燥后即得到该正极材料。本发明制备工艺简单易操作，所需原料成本低，适用于大规模工业化生产。制得的正极材料具有开放的三维网络框架结构，大的间隙位置可供钾离子穿梭并存储，使得由其组装成的钾离子电池具有高的放电容量、长久的循环寿命、高的能量密度与功率密度。

Description

一种钾离子电池正极材料及其制备方法和钾离子电池
技术领域
本发明属于钾离子电池技术领域，具体涉及一种钾离子电池正极材料及其制备方法以及用该钾离子电池正极材料组装而成的钾离子电池。
背景技术
随着经济的不断发展与科技的不断进步，能源的需求逐渐增大。但传统化石能源如煤、石油、天然气等的开发利用存在三个突出的问题：资源枯竭、气候变暖与环境污染。发展太阳能、风能与潮汐能等可再生能源，是解决不可再生能源所面临的突出问题与保障人类可持续发展的必然趋势。然而这些可再生能源高度依赖于天气和气候，具有波动性与随机性，因此急需研发大规模储能技术，使得可再生能源配合电网稳定运行。在目前的能源储存器件中，锂离子电池由于具有高的能量密度而大规模应用于便携式电子设备与电动汽车等领域，但锂资源高的价格与极其低的储量限制了其应用于大尺度的固定式电力储存。因此有必要发展具有低花费、丰富的自然资源、长寿命、高能量密度与功率密度的新型可充电电池，作为锂离子电池的替代物在未来应用于便携式电子设备、电动汽车与智能电网。
近年来钠离子、钾离子、镁离子等新型二次电池由于与锂离子电池具有相似的电化学原理而受到研究者的关注。其中钾离子电池具有资源丰富、低成本的优势，同时K/K+具有最接近Li/Li+的标准氧化还原电势而使得钾离子电池能呈现高的能量密度。目前大量碳材料被报道可用于钾离子电池负极材料(Carbon electrodes for K-ion batteries,137(2015)11566-11569)，然而由于钾离子具有较大的离子半径而阻碍了传统插入式层状材料应用于钾离子电池正极材料。因此开发钾离子脱嵌过程中能够保持结构稳定的正极材料具有十分重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钾离子电池正极材料及其制备方法和钾离子电池，该方法工艺简单，制得的钾离子电池正极材料在钾离子脱嵌过程中能够保持结构稳定，用该钾离子电池正极材料组装成的钾离子电池具有高容量、长寿命与高功率密度等优点。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种钾离子电池正极材料，该正极材料的化学式为KxP[R(CN)6]，其中0≤x≤2，P为过渡金属离子，R为Fe2+或Fe3+；该正极材料具有开放的三维网络框架结构，能够容纳钾离子，且在钾离子脱嵌过程中该正极材料能够维持自身结构的稳定。
P为Fe2+、Fe3+、Ni2+、Sn2+、Co2+、Mn2+中的一种或多种。
所述的钾离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
1)按照化学计量比称量铁氰化钾或亚铁氰化钾，并称量过渡金属盐，将称量的原料分散在水或无水乙醇中，搅拌形成均匀的溶液；
2)将步骤1)制得的溶液转移至具有聚四氟乙烯内衬的反应釜中进行水热反应；
3)水热反应结束后，将反应生成的沉淀分离出来，经洗涤、真空干燥后即得到钾离子电池正极材料。
所述过渡金属盐为氯化铁、硝酸铁、氯化亚铁、硝酸亚铁、氯化镍、硝酸镍、硫酸镍、氯化锰、硝酸锰、硫酸锰、氯化钴、硝酸钴、硫酸钴和二氯化锡中的一种或多种。
所述步骤1)中的搅拌是在25～60℃的温度下搅拌20～60min。
所述步骤2)中的水热反应温度为40～80℃，水热反应时间为6～24h。
所述步骤3)中通过离心或过滤将反应生成的沉淀分离出来，然后用水或无水乙醇洗涤沉淀。
所述步骤3)中的真空干燥是在压力≤20kPa、温度为40～80℃的条件下干燥10～24h。
所述的钾离子电池正极材料组装成的钾离子电池，该钾离子电池由正极片、负极片、隔膜和电解液组装而成，其中正极片由钾离子电池正极材料与导电剂和粘结剂混合后制成，负极片为钾金属，隔膜为玻璃纤维膜，电解液为KPF6溶液；该钾离子电池在2.0～4.5V的电压窗口及10mA/g电流密度下获得的首次充放电曲线中，首次放电比容量为59.8～119mAh/g，工作电压为3.34～3.73V，能量密度为223～401Wh/kg。
以钾离子电池正极材料KFe2+[Fe3+(CN)6]制成的正极片组装成的钾离子电池，在2.0～4.5V的电压窗口及100mA/g电流密度下获得的电池循环性能中，首次放电比容量为90.7mAh/g，循环400次容量保持率为90.37％；
以钾离子电池正极材料K2Fe2+[Fe2+(CN)6]制成的正极片组装成的钾离子电池，在2.0～4.5V的电压窗口及100mA/g电流密度下获得的电池循环性能中，首次放电比容量为86.7mAh/g，循环500次容量保持率为77.43％；
以钾离子电池正极材料K2Ni2+[Fe2+(CN)6]制成的正极片组装成的钾离子电池，在2.0～4.5V的电压窗口及100mA/g电流密度下获得的电池循环性能中，经过首次活化后第二次放电比容量为26.9mAh/g，循环1000次容量保持率高达102.39％。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明提供的钾离子电池正极材料具有钙钛矿型结构典型的化学式：KxP[R(CN)6]，其中0≤x≤2，P为与碳相连的过渡金属离子，R为与氮相连的Fe2+或Fe3+；氰化物配体(-C≡N-)依次连接P、R从而形成了具有开放的三维网络结构的框架，其中框架的间隙位置不仅可以容纳钾离子，而且其形成的开放式通道可供钾离子快速的脱嵌，并且在钾离子脱嵌过程中框架能够维持自身结构的稳定。
本发明提供的钾离子电池正极材料的制备方法，将铁氰化钾或亚铁氰化钾与过渡金属盐溶解后制成均匀的溶液，然后进行水热反应，将反应得到沉淀物清洗、干燥后即得到钾离子电池正极材料。该方法工艺简单，易操作，所需原料成本低，设备要求低，环境友好，适用于大规模工业化生产。本发明制备的正极材料；
本发明提供的用钾离子电池正极材料组装成的钾离子电池，由于该钾离子电池正极材料具有开放的三维网络框架结构，具有大的间隙位置可供钾离子穿梭并存储，且在充放电循环过程中保持优异的结构稳定性，因此使得由该钾离子电池正极材料组装成的钾离子电池具有高的放电容量、长久的循环寿命、高的能量密度与功率密度，具有良好的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的钾离子电池正极材料铁氰化亚铁钾KFe2+[Fe3+(CN)6]的X射线衍射(XRD)图谱；
图2是本发明实施例1制备的钾离子电池正极材料铁氰化亚铁钾KFe2+[Fe3+(CN)6]的微孔孔径分布图；
图3是本发明实施例1制备的钾离子电池正极材料铁氰化亚铁钾KFe2+[Fe3+(CN)6]在10mA/g电流密度下的首次充放电曲线；
图4是本发明实施例1制备的钾离子电池正极材料铁氰化亚铁钾KFe2+[Fe3+(CN)6]在100mA/g电流密度下的循环性能图；
图5是本发明实施例2制备的钾离子电池正极材料亚铁氰化亚铁钾K2Fe2+[Fe2+(CN)6]的X射线衍射(XRD)图谱；
图6是本发明实施例2制备的钾离子电池正极材料亚铁氰化亚铁钾K2Fe2+[Fe2+(CN)6]在10mA/g电流密度下的首次充放电曲线；
图7是本发明实施例2制备的钾离子电池正极材料亚铁氰化亚铁钾K2Fe2+[Fe2+(CN)6]在100mA/g电流密度下的循环性能图；
图8是本发明实施例3制备的钾离子电池正极材料亚铁氰化镍钾K2Ni2+[Fe2+(CN)6]的X射线衍射(XRD)图谱；
图9是本发明实施例3制备的钾离子电池正极材料亚铁氰化镍钾K2Ni2+[Fe2+(CN)6]在10mA/g电流密度下的首次充放电曲线；
图10是本发明实施例3制备的钾离子电池正极材料亚铁氰化镍钾K2Ni2+[Fe2+(CN)6]在100mA/g电流密度下的循环性能图。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例来进一步说明本发明，但并不局限于此。
实施例1
1)按摩尔比为1:1称量铁氰化钾与氯化亚铁，分散于去离子水中，在30℃下搅拌30min，形成均匀的溶液；
2)将步骤1)制得的溶液转移至聚四氟乙烯内衬中，并密封于反应釜中，在80℃下水热反应12h；
3)反应结束后，通过高速离心机将产物中的沉淀分离出来，并用去离子水清洗3次以上，再在20kPa的压力、60℃的温度下真空干燥12h，即得到钾离子电池正极材料铁氰化亚铁钾KFe2+[Fe3+(CN)6]。
将实施例1制备的钾离子电池正极材料铁氰化亚铁钾KFe2+[Fe3+(CN)6]与乙炔黑导电剂、PVDF(聚偏氟乙烯)粘结剂按质量比8:1:1溶解在NMP(N-甲基吡咯烷酮)中，调成均匀的浆料并涂敷在铝箔集流体上，经过60℃干燥12h后裁剪成直径为12mm的正极片。采用钾金属作为负极片，玻璃纤维膜作为隔膜，1mol/L的KPF6溶液作为电解液，在充满氩气的手套箱中组装CR2025半电池，在电压窗口为2.0～4.5V范围内进行恒流充放电测试。
图1为实施例1制备的钾离子电池正极材料铁氰化亚铁钾KFe2+[Fe3+(CN)6]的X射线衍射(XRD)图谱，证实了该材料为典型的面心立方结构。
图2为实施例1制备的钾离子电池正极材料铁氰化亚铁钾KFe2+[Fe3+(CN)6]的微孔孔径分布图，表明其具有的微孔，这些微孔形成了三维框架结构。
图3给出了由实施例1制备的钾离子电池正极材料铁氰化亚铁钾KFe2+[Fe3+(CN)6]组装成的CR2025半电池在2.0～4.5V电压窗口、10mA/g电流密度下的首次充放电曲线，其首次放电比容量高达119mAh/g，工作电压高达3.37V，呈现出大约401Wh/kg的能量密度。
图4给出了由实施例1制备的钾离子电池正极材料铁氰化亚铁钾KFe2+[Fe3+(CN)6]组装成的CR2025半电池在2.0～4.5V电压窗口、100mA/g电流密度下的循环性能图，其首次放电比容量为90.7mAh/g，循环400次容量保持率为90.37％。
实施例2
1)按摩尔比为1:1称量亚铁氰化钾与硝酸亚铁，分散于无水乙醇中，在60℃下搅拌20min，形成均匀的溶液；
2)将步骤1)制得的溶液转移至聚四氟乙烯内衬中，并密封于反应釜中，在60℃下水热反应15h；
3)反应结束后，通过真空抽滤将产物中的沉淀分离出来，并用无水乙醇清洗3次以上，再在10kPa的压力、50℃的温度下真空干燥15h，即得到钾离子电池正极材料亚铁氰化亚铁钾K2Fe2+[Fe2+(CN)6]。
实施例2制得的钾离子电池正极材料亚铁氰化亚铁钾K2Fe2+[Fe2+(CN)6]制备正极片与组装纽扣电池的工艺与实施例1相同。
图5为实施例2制备的钾离子电池正极材料亚铁氰化亚铁钾K2Fe2+[Fe2+(CN)6]的X射线衍射(XRD)图谱，证实了该材料为典型的面心立方结构。
图6给出了由实施例2制备的钾离子电池正极材料亚铁氰化亚铁钾K2Fe2+[Fe2+(CN)6]组装成的CR2025半电池在2.0～4.5V电压窗口、10mA/g电流密度下的首次充放电曲线，其首次放电比容量高达107mAh/g，工作电压高达3.34V，呈现出大约357Wh/kg的能量密度。
图7给出了由实施例2制备的钾离子电池正极材料亚铁氰化亚铁钾K2Fe2+[Fe2+(CN)6]组装成的CR2025半电池在2.0～4.5V电压窗口、在100mA/g电流密度下的循环性能图，其首次放电比容量为86.7mAh/g，循环500次容量保持率为77.43％。
实施例3
1)按摩尔比为1:1称量亚铁氰化钾与硝酸镍，分散于去离子水中，在25℃下搅拌60min，形成均匀的溶液；
2)将步骤1)制得的溶液转移至聚四氟乙烯内衬中，并密封于反应釜中，在70℃下水热反应12h；
3)反应结束后，通过高速离心机将产物中的沉淀分离出来，并用去离子水清洗3次以上，再在20kPa的压力、80℃的温度下真空干燥10h，即得到钾离子电池正极材料亚铁氰化镍钾K2Ni2+[Fe2+(CN)6]。
实施例3制得的钾离子电池正极材料亚铁氰化镍钾K2Ni2+[Fe2+(CN)6]制备正极片与组装纽扣电池的工艺与实施例1相同。
图8为实施例3制备的钾离子电池正极材料亚铁氰化镍钾K2Ni2+[Fe2+(CN)6]的X射线衍射(XRD)图谱，证实了该材料为典型的面心立方结构。
图9给出了由实施例3制备的钾离子电池正极材料亚铁氰化镍钾K2Ni2+[Fe2+(CN)6]组装成的CR2025半电池在2.0～4.5V电压窗口、10mA/g电流密度下的首次充放电曲线，其首次放电比容量为59.8mAh/g，并获得极其高的工作电压3.73V，呈现出大约223Wh/kg的能量密度。
图10给出了由实施例3制备的钾离子电池正极材料亚铁氰化镍钾K2Ni2+[Fe2+(CN)6]组装成的CR2025半电池在2.0～4.5V电压窗口、在100mA/g电流密度下的循环性能图，经过首次活化后第二次放电比容量为26.9mAh/g，循环1000次容量保持率高达102.39％，呈现出几乎不衰减的趋势。
实施例4
1)按摩尔比为1:1称量亚铁氰化钾与硫酸锰，分散于去离子水中，在30℃下搅拌40min，形成均匀的溶液；
2)将步骤1)制得的溶液转移至聚四氟乙烯内衬中，并密封于反应釜中，在80℃下水热反应12h；
3)反应结束后，通过真空抽滤将产物中的沉淀分离出来，并用去离子水清洗3次以上，再在10kPa的压力、55℃的温度下真空干燥18h，即得到钾离子电池正极材料亚铁氰化锰钾K2Mn2+[Fe2+(CN)6]。
实施例5
1)按摩尔比为1:1称量亚铁氰化钾与氯化钴，分散于去离子水中，在40℃下搅拌35min，形成均匀的溶液；
2)将步骤1)制得的溶液转移至聚四氟乙烯内衬中，并密封于反应釜中，在60℃下水热反应15h；
3)反应结束后，通过真空抽滤将产物中的沉淀分离出来，并用无水乙醇清洗3次以上，再在20kPa的压力、60℃的温度下真空干燥12h，即得到钾离子电池正极材料亚铁氰化钴钾K2Co2+[Fe2+(CN)6]。
实施例6
1)按摩尔比为1:1称量亚铁氰化钾与二氯化锡，分散于去离子水中，在60℃下搅拌20min，形成均匀的溶液；
2)将步骤1)制得的溶液转移至聚四氟乙烯内衬中，并密封于反应釜中，在75℃下水热反应12h；
3)反应结束后，通过高速离心机将产物中的沉淀分离出来，并用去离子水清洗3次以上，再在5kPa的压力、65℃的温度下真空干燥10h，即得到钾离子电池正极材料亚铁氰化锡钾K2Sn2+[Fe2+(CN)6]。
实施例7
1)按摩尔比为1:1称量亚铁氰化钾与氯化铁，分散于去离子水中，在50℃下搅拌25min，形成均匀的溶液；
2)将步骤1)制得的溶液转移至聚四氟乙烯内衬中，并密封于反应釜中，在40℃下水热反应24h；
3)反应结束后，通过高速离心机将产物中的沉淀分离出来，并用无水乙醇清洗3次以上，再在1kPa的压力、40℃的温度下真空干燥24h，即得到钾离子电池正极材料亚铁氰化铁钾KFe3+[Fe2+(CN)6]。
实施例8
1)按摩尔比为1:1称量铁氰化钾与氯化镍，分散于去离子水中，在55℃下搅拌25min，形成均匀的溶液；
2)将步骤1)制得的溶液转移至聚四氟乙烯内衬中，并密封于反应釜中，在60℃下水热反应14h；
3)反应结束后，通过真空抽滤将产物中的沉淀分离出来，并用去离子水清洗3次以上，再在15kPa的压力、60℃的温度下真空干燥15h，即得到钾离子电池正极材料铁氰化镍钾KNi2+[Fe3+(CN)6]。
实施例9
1)按摩尔比为1:1称量铁氰化钾与硝酸锰，分散于去离子水中，在30℃下搅拌50min，形成均匀的溶液；
2)将步骤1)制得的溶液转移至聚四氟乙烯内衬中，并密封于反应釜中，在50℃下水热反应20h；
3)反应结束后，通过高速离心机将产物中的沉淀分离出来，并用去离子水清洗3次以上，再在10kPa的压力、70℃的温度下真空干燥10h，即得到钾离子电池正极材料铁氰化锰钾KMn2+[Fe3+(CN)6]。
实施例10
1)按摩尔比为1:1称量铁氰化钾与硝酸钴，分散于去离子水中，在40℃下搅拌40min，形成均匀的溶液；
2)将步骤1)制得的溶液转移至聚四氟乙烯内衬中，并密封于反应釜中，在80℃下水热反应6h；
3)反应结束后，通过真空抽滤将产物中的沉淀分离出来，并用无水乙醇清洗3次以上，再在5kPa的压力、60℃的温度下真空干燥16h，即得到钾离子电池正极材料铁氰化钴钾KCo2+[Fe3+(CN)6]。
实施例11
1)按摩尔比为1:1称量铁氰化钾与二氯化锡，分散于去离子水中，在50℃下搅拌35min，形成均匀的溶液；
2)将步骤1)制得的溶液转移至聚四氟乙烯内衬中，并密封于反应釜中，在75℃下水热反应8h；
3)反应结束后，通过高速离心机将产物中的沉淀分离出来，并用去离子水清洗3次以上，再在20kPa的压力、70℃的温度下真空干燥14h，即得到钾离子电池正极材料铁氰化锡钾KSn2+[Fe3+(CN)6]。
实施例12
1)按摩尔比为1:1称量铁氰化钾与硝酸铁，分散于去离子水中，在40℃下搅拌40min，形成均匀的溶液；
2)将步骤1)制得的溶液转移至聚四氟乙烯内衬中，并密封于反应釜中，在70℃下水热反应12h；
3)反应结束后，通过高速离心机将产物中的沉淀分离出来，并用无水乙醇清洗3次以上，再在3kPa的压力、65℃的温度下真空干燥10h，即得到钾离子电池正极材料铁氰化铁Fe3+[Fe3+(CN)6]。
实施例13
1)按摩尔比为2:1:1称量亚铁氰化钾、硝酸铁与硝酸亚铁，分散于去离子水中，在25℃下搅拌60min，形成均匀的溶液；
2)将步骤1)制得的溶液转移至聚四氟乙烯内衬中，并密封于反应釜中，在65℃下水热反应16h；
3)反应结束后，通过高速离心机将产物中的沉淀分离出来，并用去离子水清洗3次以上，再在15kPa的压力、70℃的温度下真空干燥12h，即得到低钾含量的钾离子电池正极材料亚铁氰化铁亚铁钾K1.5Fe0.5 2+Fe0.5 3+[Fe2+(CN)6]。
实施例14
1)按摩尔比为2:1:1称量亚铁氰化钾、氯化亚铁与氯化锰，分散于去离子水中，在30℃下搅拌40min，形成均匀的溶液；
2)将步骤1)制得的溶液转移至聚四氟乙烯内衬中，并密封于反应釜中，在70℃下水热反应10h；
3)反应结束后，通过高速离心机将产物中的沉淀分离出来，并用去离子水清洗3次以上，再在8kPa的压力、80℃的温度下真空干燥10h，即得到钾离子电池正极材料亚铁氰化亚铁锰钾K2Mn0.5 2+Fe0.5 2+[Fe2+(CN)6]。
实施例15
1)按摩尔比为2:1:1称量铁氰化钾、硝酸铁与硫酸镍，分散于去离子水中，在35℃下搅拌55min，形成均匀的溶液；
2)将步骤1)制得的溶液转移至聚四氟乙烯内衬中，并密封于反应釜中，在45℃下水热反应22h；
3)反应结束后，通过高速离心机将产物中的沉淀分离出来，并用去离子水清洗3次以上，再在12kPa的压力、45℃的温度下真空干燥20h，即得到低钾含量的钾离子电池正极材料铁氰化铁镍钾K0.5Ni0.5 2+Fe0.5 3+[Fe3+(CN)6]。
实施例16
1)按摩尔比为2:1:1称量铁氰化钾、硫酸钴和二氯化锡，分散于去离子水中，在45℃下搅拌45min，形成均匀的溶液；
2)将步骤1)制得的溶液转移至聚四氟乙烯内衬中，并密封于反应釜中，在55℃下水热反应18h；
3)反应结束后，通过高速离心机将产物中的沉淀分离出来，并用去离子水清洗3次以上，再在18kPa的压力、75℃的温度下真空干燥13h，即得到低钾含量的钾离子电池正极材料铁氰化锡钴钾KCo0.5 2+Sn0.5 2+[Fe3+(CN)6]。
应当指出，以上所述的实施例仅为本发明的部分优选实施例而已。本技术领域的专业技术人员可以在本发明原理与实施例基础上加以若干修改、改进、等效替换而获得新的技术方案，显然这些新方案也应在本发明专利的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钾离子电池正极材料，其特征在于：该正极材料的化学式为KxP[R(CN)6]，其中0≤x≤2，P为过渡金属离子，R为Fe2+或Fe3+；该正极材料具有开放的三维网络框架结构，能够容纳钾离子，且在钾离子脱嵌过程中该正极材料能够维持自身结构的稳定。
2.根据权利要求1所述的钾离子电池正极材料，其特征在于：P为Fe2+、Fe3+、Ni2+、Sn2+、Co2+、Mn2+中的一种或多种。
3.权利要求1或2所述的钾离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)按照化学计量比称量铁氰化钾或亚铁氰化钾，并称量过渡金属盐，将称量的原料分散在水或无水乙醇中，搅拌形成均匀的溶液；
2)将步骤1)制得的溶液转移至具有聚四氟乙烯内衬的反应釜中进行水热反应；
3)水热反应结束后，将反应生成的沉淀分离出来，经洗涤、真空干燥后即得到钾离子电池正极材料。
4.根据权利要求3所述的钾离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述过渡金属盐为氯化铁、硝酸铁、氯化亚铁、硝酸亚铁、氯化镍、硝酸镍、硫酸镍、氯化锰、硝酸锰、硫酸锰、氯化钴、硝酸钴、硫酸钴和二氯化锡中的一种或多种。
5.根据权利要求3所述的钾离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中的搅拌是在25～60℃的温度下搅拌20～60min。
6.根据权利要求3所述的钾离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中的水热反应温度为40～80℃，水热反应时间为6～24h。
7.根据权利要求3所述的钾离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中通过离心或过滤将反应生成的沉淀分离出来，然后用水或无水乙醇洗涤沉淀。
8.根据权利要求3所述的钾离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中的真空干燥是在压力≤20kPa、温度为40～80℃的条件下干燥10～24h。
9.权利要求1或2所述的钾离子电池正极材料组装成的钾离子电池，其特征在于：该钾离子电池由正极片、负极片、隔膜和电解液组装而成，其中正极片由钾离子电池正极材料与导电剂和粘结剂混合后制成，负极片为钾金属，隔膜为玻璃纤维膜，电解液为KPF6溶液；该钾离子电池在2.0～4.5V的电压窗口及10mA/g电流密度下获得的首次充放电曲线中，首次放电比容量为59.8～119mAh/g，工作电压为3.34～3.73V，能量密度为223～401Wh/kg。
10.根据权利要求9所述的钾离子电池，其特征在于：以钾离子电池正极材料KFe2+[Fe3+(CN)6]制成的正极片组装成的钾离子电池，在2.0～4.5V的电压窗口及100mA/g电流密度下获得的电池循环性能中，首次放电比容量为90.7mAh/g，循环400次容量保持率为90.37％；
以钾离子电池正极材料K2Fe2+[Fe2+(CN)6]制成的正极片组装成的钾离子电池，在2.0～4.5V的电压窗口及100mA/g电流密度下获得的电池循环性能中，首次放电比容量为86.7mAh/g，循环500次容量保持率为77.43％；
以钾离子电池正极材料K2Ni2+[Fe2+(CN)6]制成的正极片组装成的钾离子电池，在2.0～4.5V的电压窗口及100mA/g电流密度下获得的电池循环性能中，经过首次活化后第二次放电比容量为26.9mAh/g，循环1000次容量保持率高达102.39％。
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