FR3141564A1 - Matériau d’électrode de blanc de prusse et son procédé de préparation - Google Patents
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Abstract
La présente demande concerne un matériau d’électrode de blanc de Prusse et un procédé de préparation de ce matériau. Le matériau d’électrode de blanc de Prusse est préparé par un procédé comprenant les étapes suivantes : le mélange et le chauffage d’une solution de ferrocyanure de sodium, d’un agent complexant et d’un sel de manganèse, et la réalisation d’une réaction de vieillissement pour obtenir une solution à filtrer ; filtration de la solution à filtrer ; l’ajout d’acétal cyclique, d’une solution de formaldéhyde et d’un initiateur au premier résidu de filtration pour effectuer un broyage dans un broyeur à boulets, le lavage du mélange à l’eau et sa filtration pour obtenir un second résidu de filtration ; et le séchage du second résidu de filtration pour obtenir le matériau d’électrode de blanc de Prusse. Grâce à ce procédé, une couche de polyacétal conducteur peut être étroitement posée à la surface du noyau cristallin de blanc de Prusse, améliorant ainsi la conductivité du matériau d’électrode de blanc de Prusse ; et l’acétal cyclique, le formaldéhyde et l’initiateur résiduels peuvent être rapidement éliminés par un lavage à l’eau, de manière à garantir l’obtention du matériau d’électrode de blanc de Prusse présentant une meilleure conductivité et de meilleures performances de cycle.
Description
Les modes de réalisation de la présente demande concernent le domaine technique des matériaux d’électrode positive, par exemple, un matériau d’électrode de blanc de Prusse et son procédé de préparation.
Avec le développement des sources d’énergie renouvelable et des sources d’énergie propre, il existe une demande de stockage d’énergie à grande échelle. Afin de connecter en douceur et d’adapter pleinement la production d’électricité à partir de sources d’énergie renouvelable, et de réaliser une gestion optimale et une utilisation efficace des sources d’énergie, l’application coordonnée d’un stockage d’énergie centralisé, d’un stockage d’énergie distribué et d’un réseau de distribution d’électricité à courant continu est nécessaire. En principe, les batteries rechargeables adaptées aux applications de stockage d’énergie à grande échelle doivent être sûres, peu coûteuses, abondantes en ressources et présenter d’excellentes performances électrochimiques, telles qu’une longue durée de vie et une densité de puissance élevée, etc.
Le matériau d’électrode positive est l’une des pièces principales des batteries sodium-ion, qui joue un rôle essentiel dans l’amélioration de la vitesse, de la capacité spécifique, de la tension de fonctionnement et de la stabilité de cycle des batteries. À l’heure actuelle, les matériaux d’électrode positive des batteries sodium-ion ayant fait l’objet de nombreuses améliorations comprennent des composés polyanioniques, des oxydes en couches et des analogues de bleu de Prusse. Parmi eux, les analogues de bleu de Prusse ont une capacité théorique et une stabilité de cycle élevées grâce à leur structure ouverte tridimensionnelle unique. Par conséquent, la recherche sur les analogues de bleu de Prusse a suscité une grande attention et est considérée comme matériau pour les batteries sodium-ion présentant un grand potentiel d’application.
Le matériau d’électrode positive des analogues du bleu de Prusse comprend le matériau d’électrode positive de bleu de Prusse et le matériau d’électrode positive de blanc de Prusse. Ces dernières années, le matériau d’électrode positive de blanc de Prusse a été modifié par des technologies telles que l’ajustement et le contrôle de la morphologie, le revêtement en carbone, le dopage, etc. afin d’améliorer les performances de cycle et la durée de vie des batteries sodium-ion. Toutefois, en raison de la densité plus faible du corps revêtu de carbone obtenu par le procédé de revêtement en carbone, la densité après tassement du matériau d’électrode de blanc de Prusse est réduite, ce qui réduit encore la capacité spécifique volumique et la densité d’énergie du matériau d’électrode de blanc de Prusse, affectant ainsi la conductivité et les performances de cycle du matériau d’électrode positive de blanc de Prusse. En ce qui concerne le procédé de dopage, étant donné qu’il est difficile de contrôler la quantité de dopage, il est plus difficile d’obtenir un matériau d’électrode de blanc de Prusse ayant une bonne conductivité et de bonnes performances de cycle. Par conséquent, dans le procédé traditionnel d’amélioration du matériau d’électrode positive de blanc de Prusse, un problème de mauvaise conductivité et de mauvaises performances de cycle du matériau d’électrode positive de blanc de Prusse existe toujours.
Ce qui suit est un résumé de l’objet décrit ici en détail. Ce résumé n’est pas destiné à limiter le champ de protection des revendications.
Les modes de réalisation de la présente demande fournissent un revêtement de polyacétal ayant une meilleure compacité et un meilleur degré de relâchement, afin d’améliorer la densité après tassement, la conductivité et les performances de cycle du matériau d’électrode de blanc de Prusse, résolvant ainsi le problème de la difficulté à contrôler la quantité de dopage dans le matériau d’électrode de blanc de Prusse, ainsi qu’un procédé de préparation de celui-ci.
Les modes de réalisation de la présente demande sont assurés par les solutions techniques suivantes.
La présente demande fournit un procédé de préparation d’un matériau d’électrode de blanc de Prusse, comprenant les étapes suivantes :
le mélange et le chauffage d’une solution de ferrocyanure de sodium, d’un agent complexant et d’un sel de manganèse, pour obtenir une suspension ;
la soumission de la suspension à une réaction de vieillissement pour obtenir une solution à filtrer ;
la filtration de la solution à filtrer pour obtenir un premier résidu de filtration ;
l’ajout d’acétal cyclique, d’une solution de formaldéhyde et d’un initiateur au premier résidu de filtration, et le broyage dans un broyeur à boulets du mélange, pour obtenir un produit semi-fini de matériau d’électrode de blanc de Prusse ;
le lavage à l’eau du produit semi-fini de matériau d’électrode de blanc de Prusse, et la filtration du produit semi-fini lavé de matériau d’électrode de blanc de Prusse pour obtenir un second résidu de filtration ; et
le séchage du second résidu de filtration pour obtenir le matériau d’électrode de blanc de Prusse.
Dans certains autres modes de réalisation, l’acétal cyclique comprend au moins l’un parmi le 1,3-dioxolane, le propylène glycol formal, et le diéthylène glycol formal.
Dans certains autres modes de réalisation, la solution de formaldéhyde comprend au moins l’une d’une solution de formaldéhyde à 40%-50% et d’une solution de polyoxyméthylène dont le degré de polymérisation est inférieur à 4.
Dans certains autres modes de réalisation, l’initiateur comprend au moins l’un du trifluorure de bore et du tétrachlorure de titane.
Dans d’autres modes de réalisation, la masse de l’acétal cyclique est de 5% à 8% de la masse de formaldéhyde dans la solution de formaldéhyde.
Dans certains autres modes de réalisation, la somme de la masse de l’acétal cyclique et de la solution de formaldéhyde représente 1,8% à 2,5% de la masse du premier résidu de filtration.
Dans certains autres modes de réalisation, l’initiateur est utilisé à raison de 0,1 mmol à 0,5 mmol.
Dans certains autres modes de réalisation, le broyage dans un broyeur à boulets est effectué à une température de 80°C à 100°C pendant 2 h à 4 h.
Dans certains autres modes de réalisation, la filtration est centrifuge.
Dans certains autres modes de réalisation, le matériau d’électrode de blanc de Prusse est obtenu en utilisant le procédé de préparation du matériau d’électrode de blanc de Prusse décrit dans l’un quelconque des modes de réalisation ci-dessus.
Par rapport aux technologies connexes, les modes de réalisation de la présente demande présentent au moins les avantages suivants.
1. Dans le procédé décrit ci-dessus de préparation du matériau d’électrode de blanc de Prusse, une solution de ferrocyanure de sodium, un agent complexant et un sel de manganèse sont mélangés et chauffés, de sorte qu’un noyau cristallin de blanc de Prusse ayant moins de défauts de lacunes peut être généré dans la suspension. Ensuite, la suspension est soumise à une réaction de vieillissement de sorte que le noyau cristallin de blanc de Prusse continue à croître lentement pour obtenir un noyau cristallin de blanc de Prusse ayant beaucoup moins de défauts de lacunes. Ensuite, la solution à filtrer est filtrée pour obtenir un premier résidu de filtration, dans lequel le premier résidu de filtration est un noyau cristallin de blanc de Prusse. Ensuite, de l’acétal cyclique, une solution de formaldéhyde et un initiateur sont ajoutés au premier résidu de filtration, et le mélange est broyé dans un broyeur à boulets de sorte que l’acétal cyclique, la solution de formaldéhyde et l’initiateur puissent être appliqués sur la surface du noyau cristallin de blanc de Prusse, pour former un revêtement de polyacétal conducteur ayant une meilleure compacité et un meilleur degré de relâchement, de sorte que la densité après tassement, la capacité spécifique volumique et la densité d’énergie du matériau d’électrode de blanc de Prusse puissent être améliorées, améliorant ainsi la conductivité et les performances de cycle du matériau d’électrode positive de blanc de Prusse. Par la suite, le produit semi-fini de matériau d’électrode de blanc de Prusse est lavé à l’eau, de sorte que l’acétal cyclique, le formaldéhyde et l’initiateur résiduels sur la surface du matériau d’électrode positive de blanc de Prusse puissent être dissous dans l’eau. Ensuite, le produit semi-fini lavé de matériau d’électrode de blanc de Prusse est filtré pour éliminer l’acétal cyclique, le formaldéhyde et l’initiateur redondants afin d’obtenir un second résidu de filtration d’une grande pureté. Enfin, le second résidu de filtration est séché pour éliminer efficacement l’eau dans le second résidu de filtration afin d’obtenir le matériau d’électrode de blanc de Prusse d’une plus grande pureté, ce qui permet de résoudre efficacement le problème lié à la difficulté de contrôler la quantité de dopage, de manière à garantir l’obtention d’un matériau d’électrode de blanc de Prusse présentant une bonne conductivité et de bonnes performances de cycle.
2. Dans le procédé décrit ci-dessus de préparation du matériau d’électrode de blanc de Prusse, de l’acétal cyclique, une solution de formaldéhyde et un initiateur sont ajoutés au premier résidu de filtration et le mélange est broyé dans un broyeur à boulets. D’une part, le traitement de broyage dans un broyeur à boulets permet de mélanger efficacement le noyau cristallin de blanc de Prusse, l’acétal cyclique, la solution de formaldéhyde et l’initiateur de manière uniforme, de sorte que la surface du noyau cristallin de blanc de Prusse soit revêtue pour former une couche dense de revêtement de polyacétal conducteur. D’autre part, la taille de particule du matériau d’électrode de blanc de Prusse après le broyage dans un broyeur à boulets devient plus petite, ce qui aide à éliminer l’eau de cristallisation à l’intérieur du noyau cristallin de blanc de Prusse, améliorant ainsi la conductivité du noyau cristallin de blanc de Prusse. D’autre part, un matériau d’électrode de blanc de Prusse ayant une taille de particule plus uniforme peut être obtenu après le broyage dans un broyeur à boulets, de sorte que le matériau d’électrode de blanc de Prusse préparé peut être uniformément appliqué sur une feuille d’électrode, ce qui permet d’obtenir une batterie avec une densité d’énergie plus élevée, améliorant ainsi la conductivité et les performances de cycle de la batterie.
3. Dans le procédé décrit ci-dessus de préparation du matériau d’électrode de blanc de Prusse, étant donné que le polyacétal conducteur possède lui-même un certain pouvoir lubrifiant, lorsque le broyage dans un broyeur à boulets est réalisé, le polyacétal conducteur peut réduire efficacement la perte par frottement du noyau cristallin de blanc de Prusse pendant le broyage dans un broyeur à boulets, évitant ainsi efficacement la déformation du noyau cristallin de blanc de Prusse, de manière à garantir que le noyau cristallin de blanc de Prusse peut fournir un support de squelette supérieur pour le revêtement de polyacétal conducteur pendant le processus de broyage dans un broyeur à boulets, et garantir en outre que le matériau d’électrode de blanc de Prusse présente de meilleures performances de cycle.
L’homme du métier peut comprendre d’autres aspects à la lecture et à la compréhension des dessins et de la description détaillée.
Afin d’illustrer plus clairement les solutions techniques des modes de réalisation de la présente demande, les dessins utilisés dans les exemples sont brièvement présentés ci-dessous. Il convient de comprendre que les dessins suivants ne représentent que certains modes de réalisation de la présente demande, qui ne doivent donc pas être considérés comme une limitation de la portée. L’homme du métier peut également obtenir d’autres dessins connexes sur la base de ces dessins sans travail créatif.
Afin de faciliter la compréhension de la présente demande, la présente demande sera décrite plus en détail ci-dessous en référence aux dessins pertinents. Des modes de réalisation préférés de la présente demande sont représentés dans les dessins. Toutefois, la présente demande peut être mise en œuvre sous diverses formes et n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits ici. Au contraire, le but de fournir ces modes de réalisation est de rendre la compréhension de la divulgation de la présente demande plus approfondie et plus complète.
Il convient de noter que lorsqu’un élément est dit « fixé » à un autre élément, il peut se trouver directement sur l’autre élément ou il peut également y avoir un élément intermédiaire. Lorsqu’un élément est dit « relié à » un autre élément, il peut se trouver directement relié à l’autre élément ou il peut également y avoir un élément intermédiaire. Les termes « vertical », « horizontal », « gauche », « droit » et autres expressions similaires sont utilisés ici à titre d’illustration uniquement et ne sont pas destinés à représenter le seul mode de réalisation.
Sauf définition contraire, tous les termes techniques et scientifiques utilisés ici ont la même signification que celle communément admise par l’homme du métier dans le domaine technique dont relève la présente demande. Les termes utilisés ici dans la spécification de la présente demande ne servent qu’à décrire des modes de réalisation spécifiques et n’ont pas pour but de limiter la présente demande. Tel qu’utilisé ici, le terme « et/ou » inclut toutes les combinaisons d’un ou de plusieurs des éléments énumérés associés.
La présente demande fournit un procédé de préparation d’un matériau d’électrode de blanc de Prusse, comprenant les étapes suivantes : le mélange et le chauffage d’une solution de ferrocyanure de sodium, d’un agent complexant et d’un sel de manganèse, pour obtenir une suspension ; la soumission de la suspension à une réaction de vieillissement pour obtenir une solution à filtrer ; la filtration de la solution à filtrer pour obtenir un premier résidu de filtration ; l’ajout d’acétal cyclique, d’une solution de formaldéhyde et d’un initiateur au premier résidu de filtration, et le broyage dans un broyeur à boulets du mélange, pour obtenir un produit semi-fini de matériau d’électrode de blanc de Prusse ; le lavage à l’eau du produit semi-fini de matériau d’électrode de blanc de Prusse, et la filtration du produit semi-fini lavé de matériau d’électrode de blanc de Prusse pour obtenir un second résidu de filtration ; et le séchage du second résidu de filtration pour obtenir le matériau d’électrode de blanc de Prusse.
Dans le matériau d’électrode de blanc de Prusse décrit ci-dessus, une solution de ferrocyanure de sodium, un agent complexant et un sel de manganèse sont mélangés et chauffés, de sorte qu’un noyau cristallin de blanc de Prusse ayant moins de défauts de lacunes dans la suspension puisse être généré dans la suspension. Ensuite, la suspension est soumise à une réaction de vieillissement de sorte que le noyau cristallin de blanc de Prusse continue à croître lentement pour obtenir un noyau cristallin de blanc de Prusse ayant beaucoup moins de défauts de lacunes. Ensuite, la solution à filtrer est filtrée pour obtenir un premier résidu de filtration, dans lequel le premier résidu de filtration est un noyau cristallin de blanc de Prusse. Ensuite, de l’acétal cyclique, une solution de formaldéhyde et un initiateur sont ajoutés au premier résidu de filtration, et le mélange est broyé dans un broyeur à boulets de sorte que l’acétal cyclique, la solution de formaldéhyde et l’initiateur puissent être appliqués sur la surface du noyau cristallin de blanc de Prusse pour former un revêtement de polyacétal conducteur ayant une meilleure compacité et un meilleur degré de relâchement, de sorte que la densité après tassement, la capacité spécifique volumique et la densité d’énergie du matériau d’électrode de blanc de Prusse puissent être améliorées, améliorant ainsi la conductivité et les performances de cycle du matériau d’électrode positive de blanc de Prusse. Ensuite, le produit semi-fini de matériau d’électrode de blanc de Prusse est lavé à l’eau, de sorte que l’acétal cyclique, le formaldéhyde et l’initiateur résiduels sur la surface du matériau d’électrode positive de blanc de Prusse puissent être dissous dans l’eau. Ensuite, le produit semi-fini lavé du matériau d’électrode de blanc de Prusse est filtré pour éliminer l’acétal cyclique, le formaldéhyde et l’initiateur redondants afin d’obtenir un second résidu de filtration d’une grande pureté. Enfin, le second résidu de filtration est séché pour éliminer efficacement l’eau dans le second résidu de filtration afin d’obtenir un matériau d’électrode de blanc de Prusse d’une plus grande pureté, ce qui permet de résoudre efficacement le problème de la difficulté à contrôler la quantité de dopage, de manière à garantir l’obtention d’un matériau d’électrode de blanc de Prusse présentant une bonne conductivité et de bonnes performances de cycle. En outre, de l’acétal cyclique, une solution de formaldéhyde et un initiateur sont ajoutés au premier résidu de filtration et le mélange est broyé dans un broyeur à boulets. D’une part, le traitement de broyage dans un broyeur à boulets permet de mélanger efficacement le noyau cristallin de blanc de Prusse, l’acétal cyclique, la solution de formaldéhyde et l’initiateur de manière uniforme, de sorte que la surface du noyau cristallin de blanc de Prusse soit revêtue pour former une couche dense de revêtement de polyacétal conducteur. D’autre part, la taille de particule du matériau d’électrode de blanc de Prusse après le broyage dans un broyeur à boulets devient plus petite, ce qui aide à éliminer l’eau de cristallisation à l’intérieur du noyau cristallin de blanc de Prusse pour améliorer la conductivité du noyau cristallin de blanc de Prusse. D’autre part, un matériau d’électrode de blanc de Prusse ayant une taille de particule uniforme peut être obtenu après le broyage dans un broyeur à boulets, de sorte que le matériau d’électrode de blanc de Prusse préparé puisse être uniformément appliqué sur une feuille d’électrode, ce qui permet d’obtenir une batterie avec une densité d’énergie plus élevée, améliorant ainsi la conductivité et les performances de cycle de la batterie. En outre, dans le procédé décrit ci-dessus de préparation du matériau d’électrode de blanc de Prusse, étant donné que le polyacétal conducteur possède lui-même un certain pouvoir lubrifiant, lorsque le broyage dans un broyeur à boulets est réalisé, le polyacétal conducteur peut réduire efficacement la perte par frottement du noyau cristallin de blanc de Prusse pendant le broyage dans un broyeur à boulets, évitant ainsi efficacement la déformation du noyau cristallin de blanc de Prusse, de manière à garantir que le noyau cristallin de blanc de Prusse peut fournir un support de squelette supérieur pour le revêtement de polyacétal conducteur pendant le processus de broyage dans un broyeur à boulets, et garantir en outre que le matériau d’électrode de blanc de Prusse présente de meilleures performances de cycle.
Voir la . Afin de mieux comprendre les solutions techniques et les effets bénéfiques de la présente demande, la présente demande sera décrite plus en détail conjointement avec les exemples spécifiques ci-dessous. Dans un mode de réalisation, le matériau d’électrode de blanc de Prusse est préparé par une partie ou l’ensemble des étapes suivantes.
S110. Une solution de ferrocyanure de sodium, un agent complexant et un sel de manganèse sont mélangés et chauffés pour obtenir une suspension. On peut comprendre que la solution de ferrocyanure de sodium et le sel de manganèse ajoutés peuvent subir une réaction de coprécipitation pour générer un noyau cristallin de blanc de Prusse. L’agent complexant simultanément ajouté peut inhiber efficacement la vitesse de réaction de la solution de ferrocyanure de sodium et du sel de manganèse pour générer un noyau de blanc de Prusse ayant moins de défauts de lacunes.
S120. La suspension est soumise à une réaction de vieillissement pour obtenir une solution à filtrer. On peut comprendre que la réaction de vieillissement de la suspension peut amener le noyau cristallin de blanc de Prusse à continuer à croître lentement, de manière à obtenir un noyau cristallin de blanc de Prusse ayant moins de défauts de lacunes, ce qui fournit un support de squelette pour le revêtement de polyacétal conducteur ultérieur.
S130. La solution à filtrer est filtrée pour obtenir un premier résidu de filtration, c’est-à-dire pour obtenir un noyau cristallin de blanc de Prusse, qui fournit un support de squelette pour le revêtement de polyacétal conducteur ultérieur.
S140. De l’acétal cyclique, une solution de formaldéhyde et un initiateur sont ajoutés au premier résidu de filtration, et le mélange est broyé dans un broyeur à boulets pour obtenir un produit semi-fini de matériau d’électrode de blanc de Prusse.
On peut comprendre que l’acétal cyclique, la solution de formaldéhyde et l’initiateur ajoutés peuvent être appliqués sur la surface du noyau cristallin de blanc de Prusse pour former une couche de revêtement de polyacétal conducteur ayant une meilleure compacité et un meilleur degré de relâchement. De cette manière, la densité après tassement du matériau d’électrode de blanc de Prusse peut être améliorée, c’est-à-dire la densité après tassement peut atteindre 1,5 g/cm3, améliorant ainsi la capacité spécifique volumique et la densité d’énergie du matériau d’électrode de blanc de Prusse, et améliorant encore la conductivité et les performances de cycle du matériau d’électrode positive de blanc de Prusse.
Il convient de noter que le noyau cristallin de blanc de Prusse est principalement utilisé comme catalyseur pendant la réaction, qui, avec l’initiateur, peut accélérer la réaction de polymérisation de l’acétal cyclique et de la solution de formaldéhyde sur la surface du noyau cristallin de blanc de Prusse, de manière à garantir la formation du revêtement de polyacétal conducteur dense sur la surface du noyau cristallin de blanc de Prusse. En plus, lorsque l’acétal cyclique et la solution de formaldéhyde sont polymérisés sur la surface du noyau cristallin de blanc de Prusse, le squelette du noyau cristallin de blanc de Prusse ne sera pas déformé, de manière à garantir la fourniture d’un support de squelette supérieur pour le revêtement de polyacétal conducteur, et garantir en outre que le matériau d’électrode de blanc de Prusse préparé présente une conductivité élevée et de bonnes performances de cycle.
Il convient de noter que l’acétal cyclique, la solution de formaldéhyde et un initiateur sont ajoutés au premier résidu de filtration et le mélange est broyé dans un broyeur à boulets. D’une part, le traitement de broyage dans un broyeur à boulets permet de mélanger efficacement le noyau cristallin de blanc de Prusse, l’acétal cyclique, la solution de formaldéhyde et l’initiateur de manière uniforme, de sorte que la surface du noyau cristallin de blanc de Prusse soit revêtue pour former une couche dense de revêtement de polyacétal conducteur. D’autre part, la taille de particule du matériau d’électrode de blanc de Prusse après le broyage dans un broyeur à boulets devient plus petite, ce qui aide à éliminer l’eau de cristallisation à l’intérieur du noyau cristallin de blanc de Prusse, améliorant ainsi la conductivité du noyau cristallin de blanc de Prusse. D’autre part, un matériau d’électrode de blanc de Prusse ayant une taille de particule plus uniforme peut être obtenu après le broyage dans un broyeur à boulets, de sorte que le matériau d’électrode de blanc de Prusse préparé puisse être uniformément appliqué sur une feuille d’électrode, ce qui permet d’obtenir une batterie avec une densité d’énergie plus élevée, améliorant ainsi la conductivité et les performances de cycle de la batterie.
Il faut comprendre qu’étant donné que le polyacétal conducteur possède lui-même un certain pouvoir lubrifiant, lorsque le broyage dans un broyeur à boulets est réalisé, le polyacétal conducteur peut réduire efficacement la perte par frottement du noyau cristallin de blanc de Prusse pendant le broyage dans un broyeur à boulets, évitant ainsi efficacement la déformation du noyau cristallin de blanc de Prusse, de manière à garantir que le noyau cristallin de blanc de Prusse peut fournir un support de squelette supérieur pour le revêtement de polyacétal conducteur pendant le processus de broyage dans un broyeur à boulets, et garantir en outre que le matériau d’électrode de blanc de Prusse présente de meilleures performances de cycle.
S150. Le produit semi-fini de matériau d’électrode de blanc de Prusse est lavé à l’eau et le produit semi-fini lavé de matériau d’électrode de blanc de Prusse est filtré pour obtenir un second résidu de filtration.
On peut comprendre qu’étant donné que l’acétal cyclique, la solution de formaldéhyde et l’initiateur sont tous solubles dans l’eau, le produit semi-fini de matériau d’électrode de blanc de Prusse peut être lavé à l’eau pour dissoudre l’acétal cyclique, le formaldéhyde et l’initiateur résiduels sur la surface du matériau d’électrode positive de blanc de Prusse dans l’eau. Ensuite, le produit semi-fini lavé de matériau d’électrode de blanc de Prusse est filtré pour éliminer l’acétal cyclique, le formaldéhyde et l’initiateur redondants, de manière à obtenir un second résidu de filtration d’une grande pureté.
S160. Le second résidu de filtration est séché pour obtenir le matériau d’électrode de blanc de Prusse. On peut comprendre que l’eau dans le second résidu de filtration peut être efficacement éliminée par séchage du second résidu de filtration, pour obtenir le matériau d’électrode de blanc de Prusse d’une plus grande pureté, ce qui résout efficacement le problème de la difficulté à contrôler la quantité de dopage, de manière à garantir l’obtention d’un matériau d’électrode de blanc de Prusse présentant une bonne conductivité et de bonnes performances de cycle.
Dans le procédé décrit ci-dessus de préparation du matériau d’électrode de blanc de Prusse, une solution de ferrocyanure de sodium, un agent complexant et un sel de manganèse sont mélangés et chauffés de sorte qu’un noyau cristallin de blanc de Prusse ayant moins de défauts de lacunes puisse être généré dans la suspension. Ensuite, la suspension est soumise à une réaction de vieillissement de sorte que le noyau cristallin de blanc de Prusse continue à croître lentement pour obtenir un noyau cristallin de blanc de Prusse ayant moins de défauts de lacunes. Ensuite, la solution à filtrer est filtrée pour obtenir un premier résidu de filtration, dans lequel le premier résidu de filtration est un noyau cristallin de blanc de Prusse. Ensuite, de l’acétal cyclique, une solution de formaldéhyde et un initiateur sont ajoutés au premier résidu de filtration, et le mélange est broyé dans un broyeur à boulets de sorte que l’acétal cyclique, la solution de formaldéhyde et l’initiateur puissent être appliqués sur la surface du noyau cristallin de blanc de Prusse pour former un revêtement de polyacétal conducteur ayant une meilleure compacité et un meilleur degré de relâchement, de sorte que la densité après tassement, la capacité spécifique volumique et la densité d’énergie du matériau d’électrode de blanc de Prusse puissent être améliorées, améliorant ainsi la conductivité et les performances de cycle du matériau d’électrode positive de blanc de Prusse. Ensuite, le produit semi-fini de matériau d’électrode de blanc de Prusse est lavé à l’eau, de sorte que l’acétal cyclique, le formaldéhyde et l’initiateur résiduels sur la surface du matériau d’électrode positive de blanc de Prusse puissent être dissous dans l’eau. Ensuite, le produit semi-fini lavé du matériau d’électrode de blanc de Prusse est filtré pour éliminer l’acétal cyclique, le formaldéhyde et l’initiateur redondants afin d’obtenir un second résidu de filtration d’une grande pureté. Enfin, le second résidu de filtration est séché pour éliminer efficacement l’eau dans le second résidu de filtration afin d’obtenir un matériau d’électrode de blanc de Prusse d’une plus grande pureté, ce qui permet de résoudre efficacement le problème de la difficulté à contrôler la quantité de dopage, de manière à garantir l’obtention d’un matériau d’électrode de blanc de Prusse présentant une bonne conductivité et de bonnes performances de cycle.
Dans le procédé décrit ci-dessus de préparation du matériau d’électrode de blanc de Prusse, de l’acétal cyclique, une solution de formaldéhyde et un initiateur sont ajoutés au premier résidu de filtration et le mélange est broyé dans un broyeur à boulets. D’une part, le traitement de broyage dans un broyeur à boulets permet de mélanger efficacement le noyau cristallin de blanc de Prusse, l’acétal cyclique, la solution de formaldéhyde et l’initiateur de manière uniforme, de sorte que la surface du noyau cristallin de blanc de Prusse soit revêtue pour former une couche de revêtement de polyacétal conducteur ayant une meilleure compacité et un meilleur degré relâchement. Voir la , d’autre part, la taille de particule du matériau d’électrode de blanc de Prusse après le broyage dans un broyeur à boulets devient plus petite, ce qui aide à éliminer l’eau de cristallisation à l’intérieur du noyau cristallin de blanc de Prusse, améliorant ainsi la conductivité du noyau cristallin de blanc de Prusse. D’autre part, un matériau d’électrode de blanc de Prusse ayant une taille de particule plus uniforme peut être obtenu après le broyage dans un broyeur à boulets, de sorte que le matériau d’électrode de blanc de Prusse préparé puisse être uniformément appliqué sur une feuille d’électrode, ce qui permet d’obtenir une batterie avec une densité d’énergie plus élevée, améliorant ainsi la conductivité et les performances de cycle de la batterie.
Dans le procédé décrit ci-dessus préparation du matériau d’électrode de blanc de Prusse, étant donné que le polyacétal conducteur possède lui-même un certain pouvoir lubrifiant, lorsque le broyage dans un broyeur à boulets est réalisé, le polyacétal conducteur peut réduire efficacement la perte par frottement du noyau cristallin de blanc de Prusse pendant le broyage dans un broyeur à boulets, évitant ainsi efficacement la déformation du noyau cristallin de blanc de Prusse, de manière à garantir que le noyau cristallin de blanc de Prusse peut fournir un support de squelette supérieur pour le revêtement de polyacétal conducteur pendant le processus de broyage dans un broyeur à boulets, et garantir en outre que le matériau d’électrode de blanc de Prusse présente de meilleures performances de cycle.
Dans d’autres modes de réalisation, l’étape de mélange et de chauffage de la solution de ferrocyanure de sodium, de l’agent complexant et du sel de manganèse pour obtenir la suspension comprend les étapes spécifiques suivantes : l’ajout de la solution de ferrocyanure de sodium, de l’agent complexant et d’une partie du sel de manganèse dans un réacteur pour un premier mélange et chauffage afin de générer une suspension primaire ; l’ajout du sel de manganèse restant à la suspension primaire pour un second mélange et chauffage afin d’obtenir la suspension.
On peut comprendre qu’étant donné que la vitesse de réaction de la solution de ferrocyanure de sodium et du sel de manganèse ajoutés est trop rapide, il est facile de générer des défauts de lacunes de ferrocyanure et plus de défauts de l’eau de cristallisation dans le noyau cristallin de blanc de Prusse, ce qui se traduit par une mauvaise conductivité et de mauvaises performances de cycle du noyau cristallin de blanc de Prusse. Par conséquent, dans la présente demande, le sel de manganèse est ajouté en deux parties pour supprimer efficacement la vitesse de réaction de la solution de ferrocyanure de sodium et du sel de manganèse. Pendant ce temps, l’ajout d’une quantité suffisante d’agent complexant permet de supprimer davantage la vitesse de réaction de la solution de ferrocyanure de sodium et du sel de manganèse, de manière à obtenir un noyau primaire de blanc de Prusse ayant moins de défauts de lacunes de ferrocyanure et de défauts de l’eau de cristallisation, ce qui peut fournir une structure de squelette supérieure pour la couche interne du noyau cristallin de blanc de Prusse. En d’autres termes, le noyau primaire de blanc de Prusse obtenu ayant moins de défauts de lacunes de ferrocyanure et de défauts de l’eau de cristallisation peut garantir que la couche interne du noyau de blanc de Prusse présente une meilleure conductivité et de meilleures performances de cycle. Ensuite, le sel de manganèse restant est ajouté à la suspension primaire, et le mélange est mélangé et chauffé, de sorte que le sel de manganèse restant puisse réagir lentement avec la solution de ferrocyanure de sodium, et ensuite la suspension est soumise à une réaction de vieillissement, de sorte que le noyau cristallin de blanc de Prusse continue à croître lentement, et à obtenir en outre un noyau cristallin de blanc de Prusse ayant moins de défauts de lacunes, de manière à garantir que les couches interne et externe du noyau de blanc de Prusse obtenu ont toutes deux une meilleure conductivité et de meilleures performances de cycle.
Dans certains autres modes de réalisation, le rapport massique du sel de manganèse sur la solution de ferrocyanure de sodium est de 1 à 2,5, et le rapport massique de l’agent complexant sur le sel de manganèse est de 0,1 à 20, de manière à garantir l’obtention d’un noyau primaire de blanc de Prusse ayant moins de défauts de lacunes de ferricyanure et de défauts de l’eau de cristallisation.
Dans certains autres modes de réalisation, l’étape d’ajout de la solution de ferrocyanure de sodium, de l’agent complexant et d’une partie du sel de manganèse dans le réacteur pour le premier mélange et chauffage afin de générer une suspension primaire comprend les étapes spécifiques suivantes : sous une atmosphère inerte, l’ajout d’une solution de ferrocyanure de sodium dans un réacteur, l’agitation et le chauffage du mélange à 50°C à 90°C, puis l’ajout lentement d’une partie d’un sel de manganèse et d’un agent complexant dans le réacteur, et le contrôle de la durée de l’ajout d’une partie du sel de manganèse et de l’agent complexant pour qu’elle soit de 0,2 h à 2 h, de manière à garantir l’obtention d’un noyau primaire de blanc de Prusse ayant moins de défauts de lacunes de ferrocyanure et de défauts de l’eau de cristallisation.
Dans certains autres modes de réalisation, lors de l’ajout du sel de manganèse restant à la suspension primaire pour le second mélange et chauffage, la durée de l’ajout du sel de manganèse restant est contrôlée pour être de 6 h à 7,8 h, et le second mélange et chauffage sont effectués à une température de chauffage de 40°C à 60°C.
On peut comprendre qu’en contrôlant la durée de l’ajout du sel de manganèse restant pour être de 6 h à 7,8 h et la température de chauffage pour être de 40°C à 60°C, on peut garantir que le sel de manganèse réagit lentement avec la solution de ferrocyanure de sodium et que la vitesse de réaction du sel de manganèse et de la solution de ferrocyanure de sodium est mieux contrôlée, ce qui permet d’éviter efficacement que la couche externe du noyau cristallin de blanc de Prusse ne présente plus de défauts de lacunes de ferrocyanure et de défauts de l’eau de cristallisation causés par un ajout trop rapide de sel de manganèse, de manière à garantir l’obtention d’un noyau cristallin de blanc de Prusse présentant une meilleure conductivité et de meilleures performances de cycle à la fois dans les couches interne et externe.
Dans certains autres modes de réalisation, le rapport massique de la quantité d’ajout d’une partie du sel de manganèse sur la quantité d’ajout du sel de manganèse restant est de 1 : 4. On peut comprendre qu’en contrôlant le rapport massique de la quantité d’ajout d’une partie du sel de manganèse sur la quantité d’ajout du sel de manganèse restant à 1 : 4, on peut garantir que le sel de manganèse est ajouté lentement à la solution de ferrocyanure de sodium, garantissant ainsi que la réaction entre le sel de manganèse et la solution de ferrocyanure de sodium est relativement lente, ce qui est bénéfique pour l’obtention d’un noyau cristallin de blanc de Prusse ayant une meilleure conductivité et de meilleures performances de cycle à la fois dans les couches interne et externe.
Il convient de noter qu’étant donné que le rapport massique de la quantité d’ajout d’une partie du sel de manganèse sur la quantité d’ajout du sel de manganèse restant est de 1 : 4, la quantité d’ajout de la partie du sel de manganèse est relativement inférieure à la quantité d’ajout du sel de manganèse restant. Pendant ce temps, le rapport massique du sel de manganèse sur la solution de ferrocyanure de sodium est de 1 à 2,5, le rapport massique de l’agent complexant sur le sel de manganèse est de 0,1 à 20, et le premier mélange et chauffage est effectué à une température de 50°C à 90°C, de sorte que dans des conditions de solution de ferrocyanure de sodium et d’agent complexant suffisants, la partie ajoutée du sel de manganèse puisse réagir entièrement, complétement et lentement avec la solution de ferrocyanure de sodium, pour former une couche interne de blanc de Prusse ayant moins de défauts de lacunes de ferrocyanure et de défauts de l’eau de cristallisation.
Dans certains autres modes de réalisation, la température de chauffage pour le premier mélange et chauffage est plus élevée que la température de chauffage pour le second mélange et chauffage.
On peut comprendre que lorsque la solution de ferrocyanure de sodium réagit avec le sel de manganèse, un précipité de noyau cristallin de blanc de Prusse peut être généré dans la suspension, réduisant ainsi le liquide dans la suspension. En d’autres termes, plus le moment de la fin de la réaction est proche, moins la quantité de liquide dans la suspension est importante et plus le précipité de noyau cristallin de blanc de Prusse sera généré, de sorte que la quantité totale de liquide de la suspension primaire lors du premier mélange et chauffage est supérieure à la quantité totale de liquide de la suspension lors du second mélange et chauffage. Si la température de chauffage pour le premier mélange et chauffage est la même que la température de chauffage pour le second mélange et chauffage, ou si la température de chauffage pour le premier mélange et chauffage est inférieure à la température de chauffage pour le second mélange et chauffage, la vitesse de réaction de la solution de ferricyanure de sodium et du sel de manganèse lors du premier mélange et chauffage et la vitesse de réaction de la solution de ferricyanure de sodium et du sel de manganèse lors du second mélange et chauffage seront très différentes, ce qui affecte la formation du squelette du noyau cristallin de blanc de Prusse, ce qui ne permet pas de fournir un support de squelette supérieur pour le revêtement de polyacétal conducteur. Par conséquent, dans la présente demande, la température de chauffage pour le premier mélange et chauffage est contrôlée pour être plus élevée que la température de chauffage pour le second mélange et chauffage, de manière à garantir que la différence entre la vitesse de réaction de la solution de ferricyanure de sodium et du sel de manganèse lors du premier mélange et chauffage et la vitesse de réaction de la solution de ferricyanure de sodium et du sel de manganèse lors du second mélange et chauffage est faible, c’est-à-dire la vitesse de réaction des deux est relativement uniforme, de manière à garantir que la taille du noyau cristallin dans les couches interne et externe du noyau cristallin de blanc de Prusse est relativement plus petite, et garantir en outre que la taille du noyau cristallin dans les couches interne et externe du noyau cristallin de blanc de Prusse est relativement uniforme, et que la conductivité et les performances de cycle sont bonnes, ce qui permet non seulement de fournir un support de squelette supérieur pour le revêtement de polyacétal conducteur, mais aussi d’améliorer la conductivité et les performances de cycle du noyau cristallin de blanc de Prusse, de manière à garantir l’obtention ultérieure d’un matériau d’électrode de blanc de Prusse ayant une bonne conductivité, de bonnes performances de cycle et une bonne stabilité structurelle.
Dans certains autres modes de réalisation, la réaction de vieillissement est réalisée pendant 3 h à 24 h, de manière à garantir que le noyau cristallin de blanc de Prusse peut croître lentement, et garantir l’obtention d’un noyau cristallin de blanc de Prusse ayant moins de défauts.
Dans certains autres modes de réalisation, l’acétal cyclique comprend au moins l’un parmi le 1,3-dioxolane, le propylène glycol formal et le diéthylène glycol formal. On peut comprendre que le 1,3-dioxolane, le propylène glycol formal et le diéthylène glycol formal peuvent fournir des substrats de réaction pour le revêtement de polyacétal conducteur. En plus, le 1,3-dioxolane, le propylène glycol formal et le diéthylène glycol formal sont tous solubles dans l’eau, de sorte que, ultérieurement, l’acétal cyclique résiduel puisse être rapidement éliminé par un lavage à l’eau.
Dans certains autres modes de réalisation, l’acétal cyclique est un mélange de 1,3-dioxolane, de propylène glycol formal et de diéthylène glycol formal. On peut comprendre que puisque le 1,3-dioxolane a une structure cyclique, le propylène glycol formal a une structure en chaîne et le diéthylène glycol formal a une structure en chaîne. En mélangeant le 1,3-dioxolane, le propylène glycol formal et le diéthylène glycol formal avec une solution de formaldéhyde en chaîne, la surface du noyau cristallin de blanc de Prusse peut être revêtue pour former une couche de revêtement de polyacétal conducteur ayant une meilleure compacité et un meilleur degré de relâchement.
Dans d’autres modes de réalisation, le rapport massique du 1,3-dioxolane sur le propylène glycol formal sur le diéthylène glycol formal est de 5 : 1 : 1, de manière à garantir que l’acétal cyclique et la solution de formaldéhyde peuvent former une couche de revêtement de polyacétal conducteur ayant une meilleure compacité et un meilleur degré de relâchement sur la surface du noyau cristallin de blanc de Prusse.
Dans certains autres modes de réalisation, la solution de formaldéhyde comprend au moins l’une d’une solution de formaldéhyde à 40%-50% et d’une solution de polyoxyméthylène dont le degré de polymérisation est inférieur à 4, de manière à fournir un substrat de réaction pour le revêtement de polyacétal conducteur. En plus, la solution de formaldéhyde à 40%-50% et la solution de polyoxyméthylène dont le degré de polymérisation est inférieur à 4 sont toutes deux solubles dans l’eau, de sorte que la solution de formaldéhyde résiduelle puisse être rapidement éliminée par un lavage à l’eau.
Dans certains autres modes de réalisation, la solution de formaldéhyde est une solution mixte de la solution de formaldéhyde à 40%-50% et de la solution de polyoxyméthylène dont le degré de polymérisation est inférieur à 4. On peut comprendre que si la solution de formaldéhyde est entièrement une solution de formaldéhyde à 40%-50%, la solution de formaldéhyde et l’acétal cyclique peuvent générer du paraformaldéhyde dont le degré de polymérisation sur la surface du noyau cristallin de blanc de Prusse est plus élevé, et le paraformaldéhyde dont le degré de polymérisation est élevé est compact et ferme. Étant donné que le revêtement de polyacétal conducteur plus compact et plus ferme n’est pas propice au passage des ions sodium dans le matériau d’électrode de blanc de Prusse, les performances de cycle du matériau d’électrode de blanc de Prusse sont réduites. Par conséquent, de manière à garantir que le revêtement de polyacétal conducteur présente une meilleure compacité et un meilleur degré de relâchement, dans la présente demande, une solution de formaldéhyde à 40%-50% et une solution de polyoxyméthylène dont le degré de polymérisation est inférieur à 4 sont mélangées et utilisées, de sorte que la solution de polyoxyméthylène ajoutée dont le degré de polymérisation est inférieur à 4 et la solution de formaldéhyde à 40%-50% sont utilisées en combinaison avec l’acétal cyclique, de sorte qu’un revêtement de polyacétal conducteur ayant une meilleure compacité et un meilleur degré de relâchement puisse être formé sur la surface du noyau cristallin de blanc de Prusse, ce qui est propice au passage des ions sodium, améliorant ainsi la conductivité et les performances de cycle du matériau d’électrode de blanc de Prusse.
En outre, étant donné que la solution de polyoxyméthylène dont le degré de polymérisation est inférieur à 4 présente les caractéristiques de particules uniformes et de bonne solubilité dans l’eau, lorsqu’elle est utilisée en combinaison avec l’acétal cyclique, un revêtement de polyacétal conducteur ayant une meilleure uniformité, un meilleur degré de relâchement et une meilleure compacité peut être généré sur la surface du noyau cristallin de blanc de Prusse, de manière à améliorer la densité après tassement du matériau d’électrode de blanc de Prusse, et améliorer encore la capacité spécifique volumique et la densité d’énergie du matériau d’électrode de blanc de Prusse, améliorant ainsi la conductivité et les performances de cycle du matériau d’électrode positive de blanc de Prusse, ce qui est bénéfique pour éliminer rapidement le formaldéhyde, l’acétal cyclique et l’initiateur résiduels lors du lavage à l’eau ultérieur, afin d’obtenir un second résidu de filtration d’une pureté relativement plus élevée.
Il convient de noter qu’étant donné que la taille du noyau cristallin généré dans les couches interne et externe du noyau cristallin de blanc de Prusse est relativement uniforme, compte tenu de l’utilisation d’une solution composée d’une solution de polyoxyméthylène dont le degré de polymérisation est inférieur à 4 et d’une solution de formaldéhyde à 40%-50%, on peut garantir qu’un revêtement de polyacétal conducteur ayant une meilleure uniformité, un meilleur degré de relâchement et une meilleure compacité est formé sur la surface du noyau cristallin de blanc de Prusse, garantissant ainsi que le matériau d’électrode de blanc de Prusse présente une meilleure uniformité de l’intérieur à l’extérieur, afin d’obtenir le matériau d’électrode de blanc de Prusse présentant une bonne conductivité, de bonnes performances de cycle et une bonne stabilité structurelle.
Dans certains autres modes de réalisation, la masse de l’acétal cyclique représente 5% à 8% de la masse du formaldéhyde dans la solution de formaldéhyde, pour garantir que l’acétal cyclique et le formaldéhyde puissent former un revêtement de polyacétal conducteur ayant une meilleure compacité et un meilleur degré de relâchement sur la surface du noyau cristallin de blanc de Prusse.
Dans certains autres modes de réalisation, la somme de la masse de l’acétal cyclique et de la solution de formaldéhyde représente 1,8% à 2,5% de la masse du premier résidu de filtration, ce qui permet d’éviter efficacement le phénomène de gaspillage de l’acétal cyclique et de la solution de formaldéhyde ou le fait que le revêtement de polyacétal conducteur n’est pas entièrement appliqué, de manière à garantir que le revêtement de polyacétal conducteur peut être entièrement appliqué sur la surface du noyau cristallin de blanc de Prusse, améliorant ainsi la conductivité et les performances de cycle du matériau d’électrode de blanc de Prusse.
Dans certains autres modes de réalisation, l’initiateur comprend au moins l’un du trifluorure de bore et du tétrachlorure de titane, de manière à garantir que le trifluorure de bore et le tétrachlorure de titane ajoutés coopèrent avec le noyau cristallin de blanc de Prusse pour accélérer la réaction de polymérisation de l’acétal cyclique et de la solution de formaldéhyde sur la surface du noyau cristallin de blanc de Prusse, de manière à obtenir rapidement un revêtement de polyacétal conducteur ayant une meilleure uniformité, un meilleur degré de relâchement et une meilleure compacité. En outre, le trifluorure de bore et le tétrachlorure de titane peuvent être tous deux dissous dans l’eau, de sorte que le trifluorure de bore et le tétrachlorure de titane résiduels puissent être rapidement éliminés par un lavage à l’eau, de manière à obtenir un matériau d’électrode de blanc de Prusse d’une plus grande pureté.
En outre, dans certains autres modes de réalisation, l’initiateur est utilisé à raison de 0,1 mmol à 0,5 mmol. On peut comprendre que le noyau cristallin de blanc de Prusse peut jouer un rôle catalytique dans la réaction de polymérisation, réduisant ainsi la quantité utilisée de l’initiateur, de sorte que l’utilisation combinée du noyau cristallin de blanc de Prusse avec l’initiateur puisse accélérer la réaction de polymérisation de l’acétal cyclique et de la solution de formaldéhyde sur la surface du noyau cristallin de blanc de Prusse, de manière à garantir l’obtention rapide d’un revêtement de polyacétal conducteur ayant une meilleure uniformité, un meilleur degré de relâchement et une meilleure compacité.
Dans certains autres modes de réalisation, le broyage dans un broyeur à boulets est effectué à une température de 80°C à 100°C pendant 2 h à 4 h. On peut comprendre que le traitement de broyage dans un broyeur à boulets peut réduire la taille de particule du noyau cristallin de blanc de Prusse et éliminer efficacement l’eau de cristallisation à l’intérieur du noyau cristallin de blanc de Prusse, de manière à obtenir un matériau d’électrode de blanc de Prusse uniforme et compact ayant une taille de particule plus petite et peu d’eau de cristallisation. Si le broyage dans un broyeur à boulets est effectué pendant plus de 4 heures à une température supérieure à 100°C, la taille de particule du matériau d’électrode de blanc de Prusse sera si petite que le squelette du noyau cristallin de blanc de Prusse sera facilement déformé, ce qui entraîne une baisse des performances de cycle du matériau d’électrode de blanc de Prusse. Si le broyage dans un broyeur à boulets est effectué pendant moins de 2 heures à une température inférieure à 80°C, la teneur en eau de cristallisation à l’intérieur du noyau cristallin de blanc de Prusse sera si élevée que la conductivité du squelette du noyau cristallin de blanc de Prusse se détériorera, ce qui entraîne une conductivité moins bonne du matériau d’électrode de blanc de Prusse. Par conséquent, dans la présente demande, en contrôlant le broyage dans un broyeur à boulets de manière à être réalisé à une température de 80°C à 100°C pendant 2 h à 4 h, on peut non seulement garantir l’élimination efficace de l’eau de cristallisation à l’intérieur du noyau cristallin de blanc de Prusse, mais aussi garantir l’obtention d’un matériau d’électrode de blanc de Prusse ayant une meilleure taille de particule et une meilleure uniformité, et garantir en outre la formation d’une couche de revêtement de polyacétal conducteur ayant une meilleure uniformité, une meilleure compacité et un meilleur degré de relâchement sur la surface du noyau cristallin de blanc de Prusse, améliorant ainsi la conductivité et les performances de cycle du matériau d’électrode de blanc de Prusse.
Dans certains autres modes de réalisation, le produit semi-fini de matériau d’électrode de blanc de Prusse présente une taille de particule de 0,8 μm à 2,8 μm, de manière à garantir l’obtention ultérieure d’un matériau d’électrode de blanc de Prusse ayant une taille de particule plus petite et une meilleure stabilité structurelle, ce qui convient particulièrement aux batteries miniaturisées, de manière à obtenir des batteries plus minces avec une densité d’énergie élevée, telles que les piles boutons.
Dans certains autres modes de réalisation, avant l’étape d’ajout d’acétal cyclique, de la solution de formaldéhyde et de l’initiateur au premier résidu de filtration, et le broyage dans un broyeur à boulets du mélange pour obtenir un produit semi-fini de matériau d’électrode de blanc de Prusse, le procédé comprend en outre les étapes suivantes : le séchage à l’air du premier résidu de filtration.
On peut comprendre qu’étant donné que l’eau est présente dans le premier résidu de filtration obtenu par filtration, et que l’acétal cyclique, la solution de formaldéhyde et l’initiateur sont tous solubles dans l’eau, si l’acétal cyclique, la solution de formaldéhyde et l’initiateur sont directement ajoutés au premier résidu de filtration, l’acétal cyclique, la solution de formaldéhyde et l’initiateur seront dissous sur la surface du premier résidu de filtration lors du contact avec le premier résidu de filtration, ce qui non seulement augmentera la quantité utilisée d’acétal cyclique, de solution de formaldéhyde et d’initiateur, augmentant ainsi le coût de production, mais réduira également la vitesse de réaction du revêtement de polyacétal conducteur, affectant ainsi l’efficacité de production, et affectera en outre la structure et la morphologie du revêtement de polyacétal conducteur produit, affectant ainsi la conductivité et les performances de cycle du revêtement de polyacétal lui-même.
Par conséquent, dans la présente demande, le premier résidu de filtration est séché à l’air pour éliminer efficacement l’eau sur la surface du premier résidu de filtration, de manière à garantir que l’acétal cyclique, la solution de formaldéhyde et l’initiateur ajoutés et le premier résidu de filtration sont en contact direct, dans lequel le premier résidu de filtration est le noyau cristallin de blanc de Prusse, de manière à garantir que l’acétal cyclique et la solution de formaldéhyde peuvent être directement polymérisés sur la surface du noyau cristallin de blanc de Prusse pour former un revêtement de polyacétal conducteur. D’une part, il est garanti que la solidité de la liaison entre le revêtement de polyacétal conducteur et le noyau cristallin de blanc de Prusse est assurée, et la vitesse de réaction pour générer le revêtement de polyacétal conducteur est accélérée, ce qui permet d’améliorer l’efficacité de production. D’autre part, l’hydrolyse de l’acétal cyclique, de la solution de formaldéhyde et de l’initiateur est évitée, de manière à réduire la quantité utilisée d’acétal cyclique, de solution de formaldéhyde et d’initiateur, réduisant ainsi les coûts de production. D’autre part, il est garanti qu’un revêtement de polyacétal conducteur ayant une meilleure uniformité, une meilleure compacité et un meilleur degré de relâchement peut être formé sur la surface du noyau cristallin de blanc de Prusse, garantissant ainsi que le revêtement de polyacétal présente une excellente conductivité et d’excellentes performances de cycle.
Dans certains autres modes de réalisation, le séchage à l’air est effectué à 100°C-120°C pendant 2 min à 10 min, de manière à éliminer rapidement l’eau sur la surface du premier résidu de filtration.
Dans certains autres modes de réalisation, le produit semi-fini de matériau d’électrode de blanc de Prusse est lavé à l’eau désionisée ou à l’eau pure, pour garantir l’obtention d’un produit semi-fini de matériau d’électrode de blanc de Prusse d’une grande pureté.
Dans certains autres modes de réalisation, la filtration est une filtration centrifuge, ce qui permet de réaliser rapidement l’opération de filtration, améliorant ainsi l’efficacité de production du matériau d’électrode de blanc de Prusse.
Dans certains autres modes de réalisation, le séchage est effectué à une température de 150°C à 180°C pendant 4 h à 8 h. On peut comprendre que si le séchage est effectué à une température inférieure à 150°C pendant moins de 4 heures, il sera plus difficile de garantir l’élimination complète de l’eau dans le second résidu de filtration. Si le séchage est effectué à une température supérieure à 180°C pendant plus de 8 heures, il sera facile de provoquer la déformation de la structure du revêtement de polyacétal conducteur, ce qui affecte la conductivité et les performances de cycle du revêtement de polyacétal conducteur. Par conséquent, dans la présente demande, en contrôlant le séchage à une température de 150°C à 180°C pendant 4 h à 8 h, le revêtement conducteur de polyacétal en contact avec la surface du noyau cristallin de blanc de Prusse est dans un état légèrement fondu, de manière à mieux adhérer à la surface du noyau cristallin de blanc de Prusse, améliorant ainsi davantage la solidité de la liaison entre le noyau cristallin de blanc de Prusse et le revêtement de polyacétal conducteur, évitant le phénomène de détachement facile du revêtement de polycondensation conducteur, ce qui améliore les performances de cycle du matériau d’électrode de blanc de Prusse, et garantissant également que l’eau dans le second résidu de filtration est complétement éliminée, de manière à obtenir un matériau d’électrode de blanc de Prusse ayant moins de défauts de lacunes, ce qui permet d’obtenir un matériau d’électrode de blanc de Prusse présentant une bonne conductivité, de bonnes performances de cycle et une bonne connectivité.
Il convient de noter qu’étant donné qu’un revêtement de polyacétal conducteur présentant une meilleure uniformité, une meilleure compacité et un meilleur degré de relâchement est formé sur la surface du noyau cristallin de blanc de Prusse dans la présente demande, la vitesse de conduction de chaleur de la présente demande est plus lente que celle des demandes traditionnelles. Par conséquent, dans la présente demande, en augmentant la température de séchage, on peut garantir que l’eau sur le revêtement de polyacétal conducteur est complétement éliminée, c’est-à-dire que la température de séchage dans la présente demande est contrôlée à 150°C-180°C, qui est plus élevée que la température de séchage de 80°C à 120°C dans la modification traditionnelle du matériau d’électrode de blanc de Prusse, de manière à garantir que l’eau sur le revêtement de polyacétal conducteur est complétement éliminée. Pendant ce temps, la température de séchage de 150°C à 180°C peut garantir efficacement que le revêtement de polyacétal conducteur en contact avec la surface du noyau cristallin de blanc de Prusse présente un état légèrement fondu, c’est-à-dire le revêtement de polyacétal conducteur en contact avec la surface du noyau cristallin de blanc de Prusse présente un état fondu sur la surface et une structure solide à l’intérieur. De cette manière, la surface du revêtement de polyacétal conducteur est maintenue dans un état légèrement fondu sans détruire la structure globale du revêtement de polyacétal conducteur, de sorte que le revêtement de polyacétal conducteur puisse mieux adhérer à la surface du noyau cristallin de blanc de Prusse, améliorant ainsi davantage la solidité de la liaison entre le noyau cristallin de blanc de Prusse et le revêtement de polyacétal conducteur, évitant le phénomène de détachement facile du revêtement de polyacétal conducteur, et améliorant davantage les performances de cycle du matériau d’électrode de blanc de Prusse.
Il faut également comprendre qu’étant donné que l’ajout d’acétal cyclique, de solution de formaldéhyde et d’initiateur au premier résidu de filtration et le broyage dans un broyeur à boulets du mélange ont déjà traité l’eau dans les couches interne et externe du noyau cristallin de blanc de Prusse, la durée de séchage ultérieur peut être efficacement raccourcie, et la durée de séchage de la présente demande est donc plus courte que celle de la modification traditionnelle du matériau d’électrode de blanc de Prusse. Par conséquent, le séchage de l’eau du matériau d’électrode de blanc de Prusse peut être effectué par lots, de manière à garantir l’obtention d’un matériau d’électrode de blanc de Prusse ayant moins de défauts de lacunes, ce qui permet d’obtenir un matériau d’électrode de blanc de Prusse présentant une bonne conductivité, de bonnes performances de cycle et une bonne connectivité.
Dans certains autres modes de réalisation, le ferrocyanure de sodium a une concentration de 0,3 mol/L à 0,6 mol/L.
Dans certains autres modes de réalisation, le sel de manganèse a une concentration de 0,4 mol/L à 2 mol/L.
Dans certains autres modes de réalisation, l’agent complexant comprend au moins l’un de l’acide citrique, de l’acide maléique, de l’acide 2-O-β-D-Glucopyranosyl-L-ascorbique, de l’acide éthylènediamine tétraacétique, du citrate de sodium et de l’ammoniaque.
Dans certains autres modes de réalisation, l’agent complexant a une concentration de 0,4 mol/L à 15 mol/L.
Dans certains autres modes de réalisation, le procédé de préparation d’un matériau d’électrode de blanc de Prusse décrit dans l’un des modes de réalisation ci-dessus est réalisé pour obtenir un matériau d’électrode de blanc de Prusse présentant une bonne conductivité, de bonnes performances de cycle et une bonne connectivité.
Par rapport aux technologies connexes, les modes de réalisation de la présente demande présentent au moins les avantages suivants :
1. Dans le procédé décrit ci-dessus de préparation du matériau d’électrode de blanc de Prusse, une solution de ferrocyanure de sodium, un agent complexant et un sel de manganèse sont mélangés et chauffés, de sorte qu’un noyau cristallin de blanc de Prusse ayant moins de défauts de lacunes puisse être généré dans la suspension. Ensuite, la suspension est soumise à une réaction de vieillissement de sorte que le noyau cristallin de blanc de Prusse continue à croître lentement pour obtenir un noyau cristallin de blanc de Prusse ayant moins de défauts de lacunes. Ensuite, la solution à filtrer est filtrée pour obtenir un premier résidu de filtration, dans lequel le premier résidu de filtration est un noyau cristallin de blanc de Prusse. Ensuite, de l’acétal cyclique, une solution de formaldéhyde et un initiateur sont ajoutés au premier résidu de filtration, et le mélange est broyé dans un broyeur à boulets, de sorte que l’acétal cyclique, une solution de formaldéhyde et l’initiateur puissent être appliqués sur la surface du noyau cristallin de blanc de Prusse pour former un revêtement de polyacétal conducteur ayant une meilleure compacité et un meilleur degré de relâchement, de sorte que la densité après tassement, la capacité spécifique volumique et la densité d’énergie du matériau d’électrode de blanc de Prusse puissent être améliorées, améliorant ainsi la conductivité et les performances de cycle du matériau d’électrode positive de blanc de Prusse. Ensuite, le produit semi-fini du matériau d’électrode de blanc de Prusse est lavé à l’eau, de sorte que l’acétal cyclique, le formaldéhyde et l’initiateur résiduels sur la surface du matériau d’électrode positive de blanc de Prusse puissent être dissous dans l’eau. Ensuite, le produit semi-fini lavé du matériau d’électrode de blanc de Prusse est filtré pour éliminer l’acétal cyclique, le formaldéhyde et l’initiateur redondants afin d’obtenir un second résidu de filtration d’une grande pureté. Enfin, le second résidu de filtration est séché pour éliminer efficacement l’eau dans le second résidu de filtration pour obtenir un matériau d’électrode de blanc de Prusse d’une plus grande pureté, ce qui permet de résoudre efficacement le problème de la difficulté à contrôler la quantité de dopage, de manière à garantir l’obtention d’un matériau d’électrode de blanc de Prusse présentant une bonne conductivité et de bonnes performances de cycle.
2. Dans le procédé décrit ci-dessus de préparation du matériau d’électrode de blanc de Prusse, de l’acétal cyclique, une solution de formaldéhyde et un initiateur sont ajoutés au premier résidu de filtration et le mélange est broyé dans un broyeur à boulets. D’une part, le traitement de broyage dans un broyeur à boulets permet de mélanger efficacement le noyau cristallin de blanc de Prusse, l’acétal cyclique, la solution de formaldéhyde et l’initiateur de manière homogène, de sorte que la surface du noyau cristallin de blanc de Prusse est revêtue pour former une couche dense de revêtement de polyacétal conducteur. D’autre part, la taille de particule du matériau d’électrode de blanc de Prusse après le broyage dans un broyeur à boulets devient plus petite, ce qui aide à éliminer l’eau de cristallisation à l’intérieur du noyau cristallin de blanc de Prusse, améliorant ainsi la conductivité du noyau cristallin de blanc de Prusse. D’autre part, un matériau d’électrode de blanc de Prusse ayant une taille de particule plus uniforme peut être obtenu après le broyage dans un broyeur à boulets, de sorte que le matériau d’électrode de blanc de Prusse préparé puisse être uniformément appliqué sur une feuille d’électrode, ce qui permet d’obtenir une batterie avec une densité d’énergie plus élevée, améliorant ainsi la conductivité et les performances de cycle de la batterie.
3. Dans le procédé décrit ci-dessus de préparation du matériau d’électrode de blanc de Prusse, étant donné que le polyacétal conducteur possède lui-même un certain pouvoir lubrifiant, lorsque le broyage dans un broyeur à boulets est réalisé, le polyacétal conducteur peut réduire efficacement la perte par frottement du noyau cristallin de blanc de Prusse pendant le broyage dans un broyeur à boulets, évitant ainsi efficacement la déformation du noyau cristallin de blanc de Prusse, de manière à garantir que le noyau cristallin de blanc de Prusse peut fournir un support de squelette supérieur pour le revêtement de polyacétal conducteur pendant le processus de broyage dans un broyeur à boulets, et garantir en outre que le matériau d’électrode de blanc de Prusse présente de meilleures performances de cycle.
Plusieurs exemples spécifiques sont énumérés ci-dessous. Si la mention % est indiquée, il s’agit d’un pourcentage en poids. Il convient de noter que les exemples suivants ne traitent pas toutes les situations possibles. Les matériaux utilisés dans les exemples suivants peuvent être disponibles dans le commerce, sauf indication contraire.
Exemple 1
Dans un réacteur, une solution de ferrocyanure de sodium à 0,6 mol/L a été ajoutée, agitée et chauffée à 90°C, et de l’azote gazeux a été introduit dans le réacteur. Ensuite, une partie de chlorure de manganèse à 2 mol/L et une partie d’acide citrique à 15 mol/L ont été ajoutées dans le réacteur à l’aide d’une pompe doseuse, et la durée de l’ajout d’une partie de chlorure de manganèse à 2 mol/L et d’une partie d’acide citrique à 15 mol/L a été contrôlée pour être de 2 h, afin de générer une suspension primaire.
Le reste de chlorure de manganèse à 2 mol/L a été ajouté à la suspension primaire pour un second mélange et chauffage, la température de chauffage était de 60°C, et la durée de l’ajout du reste de chlorure de manganèse à 2 mol/L a été contrôlée pour être de 6 h pour obtenir la suspension, où le rapport massique du chlorure de manganèse à 2 mol/L sur la solution de ferrocyanure de sodium à 0,6 mol/L était de 2,5, et le rapport massique de l’acide citrique à 15 mol/L sur le chlorure de manganèse à 2 mol/L était de 20.
La suspension a été soumise à une réaction de vieillissement pendant 24 heures pour obtenir une solution à filtrer. La solution à filtrer a été filtrée par centrifugation pour obtenir un premier résidu de filtration. Le premier résidu de filtration a été séché à l’air à une température de 120°C pendant 2 minutes.
Sous une atmosphère inerte, du 1,3-dioxolane, une solution de formaldéhyde à 40% et 0,5 mmol de trifluorure de bore ont été ajoutés au premier résidu de filtration, et le mélange a été broyé dans un broyeur à boulets à une température de 100°C pendant 2 h, pour obtenir un produit semi-fini de matériau d’électrode de blanc de Prusse ayant une taille de particule de 2,8 μm, où la masse de 1,3-dioxolane était de 5% de la masse de formaldéhyde dans une solution de formaldéhyde à 40%, et la somme de la masse de 1,3-dioxolane et de la solution de formaldéhyde à 40% représentait 1,8% de la masse du premier résidu de filtration.
Le produit semi-fini de matériau d’électrode de blanc de Prusse a été lavé à l’eau désionisée. Le produit semi-fini lavé du matériau d’électrode de blanc de Prusse a été soumis à une filtration centrifuge pour obtenir un second résidu de filtration. Le second résidu de filtration a été séché à une température de 180°C pendant 4 heures pour obtenir un matériau d’électrode de blanc de Prusse.
Exemple 2
Dans un réacteur, une solution de ferrocyanure de sodium à 0,3 mol/L a été ajoutée, agitée et chauffée à 50°C, et de l’azote gazeux a été introduit dans le réacteur. Ensuite, une partie d’hydroxyde de manganèse à 0,4 mol/L et une partie d’acide éthylènediamine tétraacétique à 0,4 mol/L ont été ajoutées dans le réacteur à l’aide d’une pompe doseuse, et la durée de l’ajout d’une partie d’hydroxyde de manganèse à 0,4 mol/L et d’une partie d’acide éthylènediamine tétraacétique à 0,4 mol/L a été contrôlée pour être de 0,2 h, afin de générer une suspension primaire.
Le reste d’hydroxyde de manganèse à 0,4 mol/L a été ajouté à la suspension primaire pour un second mélange et chauffage, la température de chauffage était de 40°C, et la durée de l’ajout du reste d’hydroxyde de manganèse à 0,4 mol/L a été contrôlée pour être de 7,8 h pour obtenir la suspension, où le rapport massique de l’hydroxyde de manganèse à 0,4 mol/L sur la solution de ferrocyanure de sodium à 0,3 mol/L était de 1, et le rapport massique de l’acide éthylènediamine tétraacétique à 0,4 mol/L sur l’hydroxyde de manganèse à 0,4 mol/L était de 0,1.
La suspension a été soumise à une réaction de vieillissement pendant 3 heures pour obtenir une solution à filtrer. La solution à filtrer a été filtrée par centrifugation pour obtenir un premier résidu de filtration. Le premier résidu de filtration a été séché à l’air à une température de 10 °C pendant 10 minutes.
Sous une atmosphère inerte, du propylène glycol formal, une solution de formaldéhyde à 45% et 0,3 mmol de tétrachlorure de titane ont été ajoutés au premier résidu de filtration, et le mélange a été broyé dans un broyeur à boulets à une température de 80°C pendant 4 h, pour obtenir un produit semi-fini de matériau d’électrode de blanc de Prusse ayant une taille de particule de 0,8 μm, où la masse de propylène glycol formal était de 8% de la masse de formaldéhyde dans la solution de formaldéhyde à 45%, et la somme de la masse de propylène glycol formal et de la solution de formaldéhyde à 45% représentait 2,5% de la masse du premier résidu de filtration.
Le produit semi-fini de matériau d’électrode de blanc de Prusse a été lavé à l’eau pure. Le produit semi-fini lavé du matériau d’électrode de blanc de Prusse a été soumis à une filtration centrifuge pour obtenir un second résidu de filtration. Le second résidu de filtration a été séché à une température de 150°C pendant 8 heures pour obtenir un matériau d’électrode de blanc de Prusse.
Exemple 3
Dans un réacteur, une solution de ferrocyanure de sodium à 0,4 mol/L a été ajoutée, agitée et chauffée à 65°C, et de l’azote gazeux a été introduit dans le réacteur. Ensuite, une partie de sulfate de manganèse à 1,5 mol/L et une partie d’agent complexant à 4 mol/L ont été ajoutées dans le réacteur à l’aide d’une pompe doseuse, où l’agent complexant à 4 mol/L est un mélange d’acide citrique et d’acide éthylènediamine tétraacétique, et la durée de l’ajout d’une partie de sulfate de manganèse à 1,5 mol/L et d’une partie d’agent complexant à 4 mol/L a été contrôlée pour être de 0,5 h, afin de générer une suspension primaire.
Le reste du sulfate de manganèse à 1,5 mol/L a été ajouté à la suspension primaire pour un second mélange et chauffage, la température de chauffage était de 55°C, et la durée de l’ajout du reste de sulfate de manganèse à 1,5 mol/L a été contrôlée pour être de 7,5 h pour obtenir la suspension, où, le rapport massique du sulfate de manganèse à 1,5 mol/L sur la solution de ferrocyanure de sodium à 0,4 mol/L était de 2, le rapport massique de l’agent complexant à 4 mol/L sur le sulfate de manganèse à 1,5 mol/L était de 3, et le rapport massique de la quantité d’ajout d’une partie de sulfate de manganèse à 1,5 mol/L sur la quantité d’ajout du reste de sulfate de manganèse à 1,5 mol/L était de 1 : 4.
La suspension a été soumise à une réaction de vieillissement pendant 8 heures pour obtenir une solution à filtrer. La solution à filtrer a été filtrée par centrifugation pour obtenir un premier résidu de filtration. Le premier résidu de filtration a été séché à l’air à une température de 110°C pendant 5 minutes.
Sous une atmosphère inerte, du diéthylène glycol formal, une solution de formaldéhyde à 50% et 0,3 mmol de trifluorure de bore ont été ajoutés au premier résidu de filtration, et le mélange a été broyé dans un broyeur à boulets à une température de 85°C pendant 2,5 h, pour obtenir un produit semi-fini de matériau d’électrode de blanc de Prusse ayant une taille de particule de 1,3 μm, où la masse de diéthylène glycol formal était de 6% de la masse de formaldéhyde dans une solution de formaldéhyde à 50%, et la somme de la masse de diéthylène glycol formal et de la solution de formaldéhyde à 50% représentait 2,2% de la masse du premier résidu de filtration.
Le produit semi-fini de matériau d’électrode de blanc de Prusse a été lavé à l’eau pure. Le produit semi-fini lavé du matériau d’électrode de blanc de Prusse a été soumis à une filtration centrifuge pour obtenir un second résidu de filtration. Le second résidu de filtration a été séché à une température de 170°C pendant 3 heures pour obtenir un matériau d’électrode de blanc de Prusse.
Exemple 4
Dans un réacteur, une solution de ferrocyanure de sodium à 0,5 mol/L a été ajoutée, agitée et chauffée à 65°C, et de l’azote gazeux a été introduit dans le réacteur. Ensuite, une partie de sulfate de manganèse à 2 mol/L et une partie d’agent complexant à 5 mol/L ont été ajoutées dans le réacteur à l’aide d’une pompe doseuse, où l’agent complexant est un mélange d’acide citrique, de citrate de sodium et d’acide éthylènediamine tétraacétique, et la durée de l’ajout d’une partie de sulfate de manganèse à 2 mol/L et d’une partie d’agent complexant à 5 mol/L a été contrôlée pour être de 1 h, afin de générer une suspension primaire.
Le reste de sulfate de manganèse à 2 mol/L a été ajouté à la suspension primaire pour un second mélange et chauffage, la température de chauffage était de 55°C, et la durée de l’ajout du reste de sulfate de manganèse à 2 mol/L a été contrôlée pour être de 7 h pour obtenir la suspension, où, le rapport massique du sulfate de manganèse à 2 mol/L sur la solution de ferrocyanure de sodium à 0,5 mol/L était de 1,5, le rapport massique de l’agent complexant à 5 mol/L sur le sulfate de manganèse à 2 mol/L était de 5, et le rapport massique de la quantité d’ajout d’une partie de sulfate de manganèse à 1,5 mol/L sur la quantité d’ajout du reste de sulfate de manganèse à 1,5 mol/L était de 1 : 4.
La suspension a été soumise à une réaction de vieillissement pendant 7 heures pour obtenir une solution à filtrer. La solution à filtrer a été filtrée par centrifugation pour obtenir un premier résidu de filtration. Le premier résidu de filtration a été séché à l’air à une température de 115°C pendant 4 minutes.
Sous une atmosphère inerte, de l’acétal cyclique, une solution de formaldéhyde et 0,3 mmol d’initiateur ont été ajoutés au premier résidu de filtration, et le mélange a été broyé dans un broyeur à boulets à une température de 85°C pendant 2,5 h, pour obtenir un produit semi-fini de matériau d’électrode de blanc de Prusse ayant une taille de particule de 1,3 μm, où l’acétal cyclique a été obtenu par le mélange de 1,3-dioxolane, de diéthylène glycol formal et de diéthylène glycol formal selon un rapport massique de 5 : 1 : 1, la solution de formaldéhyde était un mélange de solution de formaldéhyde à 50% et de solution de polyoxyméthylène dont le degré de polymérisation est inférieur à 4, l’initiateur était un mélange de trifluorure de bore et de tétrachlorure de titane, la masse d’acétal cyclique était de 6% de la masse de formaldéhyde dans la solution de formaldéhyde, et la somme de la masse de l’acétal cyclique et de la solution de formaldéhyde représentait 2,2% de la masse du premier résidu de filtration.
Le produit semi-fini de matériau d’électrode de blanc de Prusse a été lavé à l’eau pure. Le produit semi-fini lavé du matériau d’électrode de blanc de Prusse a été soumis à une filtration centrifuge pour obtenir un second résidu de filtration. Le second résidu de filtration a été séché à une température de 165°C pendant 3 heures pour obtenir un matériau d’électrode de blanc de Prusse.
Exemple 5
Cet exemple diffère de l’Exemple 3 en ce que la masse de diéthylène glycol formal était de 8% de la masse de formaldéhyde dans la solution de formaldéhyde à 50%, et que la somme de la masse de diéthylène glycol formal et de la solution de formaldéhyde à 50% représentait 2,5% de la masse du premier résidu de filtration.
Exemple 6
Cet exemple diffère de l’Exemple 3 en ce que la masse de diéthylène glycol formal était de 5% de la masse de formaldéhyde dans la solution de formaldéhyde à 50%, et que la somme de la masse de diéthylène glycol formal et de la solution de formaldéhyde à 50% représentait 1,8% de la masse du premier résidu de filtration.
Exemple comparatif 1
Cet exemple comparatif diffère de l’Exemple 3 en ce que la masse de diéthylène glycol formal était de 5% de la masse de formaldéhyde dans la solution de formaldéhyde à 50%, et que la somme de la masse de diéthylène glycol formal et de la solution de formaldéhyde à 50% représentait 4% de la masse du premier résidu de filtration.
Exemple comparatif 2
Cet exemple comparatif diffère de l’Exemple 3 en ce que la masse de diéthylène glycol formal était de 2% de la masse de formaldéhyde dans la solution de formaldéhyde à 50%, et que la somme de la masse de diéthylène glycol formal et de la solution de formaldéhyde à 50% représentait 5% de la masse du premier résidu de filtration.
Exemple comparatif 3
Cet exemple comparatif diffère de l’Exemple 3 en ce que la masse de diéthylène glycol formal était de 10% de la masse de formaldéhyde dans la solution de formaldéhyde à 50%, et que la somme de la masse de diéthylène glycol formal et de la solution de formaldéhyde à 50% représentait 5% de la masse du premier résidu de filtration.
Exemple comparatif 4
Cet exemple comparatif diffère de l’Exemple 3 en ce que le 1,4-butanediol formal a été utilisé pour remplacer le diéthylène glycol formal, et les autres éléments restaient inchangés.
Exemple comparatif 5
Cet exemple comparatif diffère de l’Exemple 3 en ce que le traitement de broyage dans un broyeur à boulets a été omis dans l’étape d’ajout de diéthylène glycol formal, d’une solution de formaldéhyde à 50% et de 0,3 mmol de trifluorure de bore au premier résidu de filtration, et les autres étapes restaient inchangées.
Projet d’essai
Les matériaux d’électrode de blanc de Prusse obtenus dans les Exemples 1 à 6 et les Exemples comparatifs 1 à 5 ont été préparés en demi-piles boutons, qui ont ensuite été soumises à une charge et une décharge sous la tension de 2 à 4 V à 0,1 C et 5 C, respectivement. Les paramètres physiques et chimiques des échantillons sont présentés dans le [Tableau 1] :
[Tableau 1] Données physiques et chimiques de la demi-pile bouton
| Échantillon | Rapport de capacité de décharge (%) à des taux de 0,5 C/0,1 C | Taux de rétention de capacité après 100 cycles (%) |
| Exemple 1 | 89,6 | 90,4 |
| Exemple 2 | 88,4 | 91,2 |
| Exemple 3 | 92,7 | 96,2 |
| Exemple 4 | 95,4 | 97,7 |
| Exemple 5 | 87,9 | 91,4 |
| Exemple 6 | 90,2 | 90,7 |
| Exemple Comparatif 1 | 81,4 | 70,9 |
| Exemple Comparatif 2 | 77,9 | 69,8 |
| Exemple Comparatif 3 | 75,8 | 71,9 |
| Exemple Comparatif 4 | 67,1 | 51,2 |
| Exemple Comparatif 5 | 78,4 | 76,9 |
Dans le Tableau 1, on peut voir d’après les Exemples 1 à 6 et les Exemples Comparatifs 1 à 4 que la masse de l’acétal cyclique dans les Exemples 1 à 6 était de 5% à 8% de la masse de formaldéhyde dans la solution de formaldéhyde, et que la somme de la masse de l’acétal cyclique et de la solution de formaldéhyde représentait 1,8% à 2,5% de la masse du premier résidu de filtration, garantissant ainsi la formation d’un revêtement de polyacétal conducteur ayant une meilleure uniformité, une meilleure compacité et un meilleur degré de relâchement sur la surface du noyau cristallin de blanc de Prusse, de manière à améliorer la densité après tassement du matériau d’électrode de blanc de Prusse et améliorer davantage la capacité spécifique volumique et la densité d’énergie du matériau d’électrode de blanc de Prusse, améliorant ainsi la conductivité et les performances de cycle du matériau d’électrode positive de blanc de Prusse revêtu de polyacétal. Les effets de la conductivité et des performances de cycle de l’Exemple 4 étaient particulièrement meilleurs, principalement parce que l’Exemple 4 a adopté une solution composée et mixte d’acétal cyclique et de solution de formaldéhyde, garantissant ainsi que l’uniformité, le degré de relâchement et la compacité du revêtement de polyacétal conducteur étaient meilleurs, et garantissant encore mieux la conductivité et les performances de cycle du matériau d’électrode positive de blanc de Prusse revêtu de polyacétal.
On peut voir d’après l’Exemple 3 et l’Exemple Comparatif 5 qu’étant donné que l’Exemple Comparatif 5 a omis le traitement de broyage dans un broyeur à boulets, la conductivité et les performances de cycle du matériau d’électrode positive de blanc de Prusse revêtu de polyacétal ont eu tendance à diminuer, de sorte que le rapport de capacité de décharge et le taux de rétention de capacité de l’Exemple Comparatif 5 étaient tous deux inférieurs à ceux de l’exemple 3.
Les exemples ci-dessus ne représentent que plusieurs modes de réalisation de la présente demande, qui sont décrits spécifiquement et en détail, mais ne doivent pas être interprétés comme limitant la portée de la présente demande de brevet. Il convient de noter que l’homme du métier peut apporter plusieurs modifications et améliorations sans s’écarter du concept de la présente demande, et que ces dernières font toutes partie du champ de protection de la présente demande. Par conséquent, le champ de protection de la présente demande de brevet devrait être basé sur les revendications annexées.
Claims (10)
- Procédé de préparation d’un matériau d’électrode de blanc de Prusse, comprenant les étapes suivantes :
le mélange et le chauffage d’une solution de ferrocyanure de sodium, d’un agent complexant et d’un sel de manganèse, pour obtenir une suspension ;
la soumission de la suspension à une réaction de vieillissement pour obtenir une solution à filtrer ;
la filtration de la solution à filtrer pour obtenir un premier résidu de filtration ;
l’ajout d’acétal cyclique, d’une solution de formaldéhyde et d’un initiateur au premier résidu de filtration, et le broyage dans un broyeur à boulets du mélange, pour obtenir un produit semi-fini de matériau d’électrode de blanc de Prusse ;
le lavage à l’eau du produit semi-fini de matériau d’électrode de blanc de Prusse, et la filtration du produit semi-fini lavé de matériau d’électrode de blanc de Prusse pour obtenir un second résidu de filtration ; et
le séchage du second résidu de filtration pour obtenir le matériau d’électrode de blanc de Prusse. - Procédé de préparation du matériau d’électrode de blanc de Prusse selon la revendication 1, dans lequel l’acétal cyclique comprend au moins l’un parmi le 1,3-dioxolane, le propylène glycol formal, et le diéthylène glycol formal.
- Procédé de préparation du matériau d’électrode de blanc de Prusse selon la revendication 1, dans lequel la solution de formaldéhyde comprend au moins l’une d’une solution de formaldéhyde à 40%-50% et d’une solution de polyoxyméthylène ayant un degré de polymérisation inférieur à 4.
- Procédé de préparation du matériau d’électrode de blanc de Prusse selon la revendication 1, dans lequel l’initiateur comprend au moins l’un du trifluorure de bore et du tétrachlorure de titane.
- Procédé de préparation du matériau d’électrode de blanc de Prusse selon la revendication 1, dans lequel la masse de l’acétal cyclique est de 5 à 8% de la masse de formaldéhyde dans la solution de formaldéhyde.
- Procédé de préparation du matériau d’électrode de blanc de Prusse selon la revendication 1, dans lequel la somme de la masse de l’acétal cyclique et de la solution de formaldéhyde représente 1,8% à 2,5% de la masse du premier résidu de filtration.
- Procédé de préparation du matériau d’électrode de blanc de Prusse selon la revendication 1, dans lequel l’initiateur est utilisé à raison de 0,1 mmol à 0,5 mmol.
- Procédé de préparation du matériau d’électrode de blanc de Prusse selon la revendication 1, dans lequel le broyage dans un broyeur à boulets est effectué à une température de 80°C à 100°C pendant 2 h à 4 h.
- Procédé de préparation du matériau d’électrode de blanc de Prusse selon la revendication 1, dans lequel la filtration est une filtration centrifuge.
- Matériau d’électrode de blanc de Prusse, préparé suivant le procédé de préparation du matériau d’électrode de blanc de Prusse selon l’une des revendications 1 à 9.
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