[發明專利]一種釩酸鈉組裝水溶液鋰離子電池體系的方法

有效

• 申請號: 201310168319.0
• 申請日: 2013-05-09
• 公開（公告）號: CN103268964A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 趙銘姝;宋曉平;張維剛
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01M10/38
• 分類號: H01M10/38;H01M4/485
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種釩酸鈉組裝水溶液鋰離子電池體系的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）制備NaV₆O₁₅的前驅體：

在每30毫升去離子水中加入1毫摩爾偏釩酸銨，在50-70℃恒溫水浴槽中加熱并進行磁性攪拌，形成淡黃色透明偏釩酸銨溶液A；在每毫升去離子水中加入1～4毫摩爾氯化鈉，進行磁性攪拌，形成溶液B；在磁性攪拌狀態下，將溶液B緩慢加入到溶液A中，形成溶液C，其中溶液A與溶液B的體積比為3：1；將溶液C置于45-70℃恒溫水浴槽中，向溶液C中滴入濃鹽酸，調節pH值為2～3，形成溶液D；將溶液D移至聚四氟乙烯內襯的反應釜中，進行200～220℃、恒溫10～16小時的水熱反應，待反應結束后得到綠棕色沉淀E；將沉淀E用去離子水清洗，離心過濾；再用酒精清洗，離心過濾，得到物質F；將物質F置于40-60℃干燥箱中干燥，得到NaV₆O₁₅的前驅體G；

2）合成NaV₆O₁₅材料

將NaV₆O₁₅的前驅體G置于瓷舟，放入Fe-Cr-Al絲電阻爐中進行熱處理：400～450℃下恒溫1-10小時后，隨爐冷卻，得到NaV₆O₁₅材料；

3）制備電極片：

按質量百分比為80:10:10或者85:10:5稱取NaV₆O₁₅、乙炔黑或石墨、聚偏二氟乙烯；將聚偏二氟乙烯溶解在除水的N-甲基吡咯烷酮中，得到溶液P1；將NaV₆O₁₅和乙炔黑或石墨混合，加入到溶液P1中，得到黑色漿料Q1；按質量百分比為80:10:10或者85:10:5稱取錳酸鋰LiMn₂O₄、乙炔黑或石墨、聚偏二氟乙烯；將聚偏二氟乙烯溶解在除水的N-甲基吡咯烷酮中，得到溶液P2；將LiMn₂O₄和乙炔黑或石墨混合，加入到溶液P2中，得到黑色漿料Q2；分別將黑色漿料Q1、Q2用刮粉刀涂在鎳網上，在真空條件下85-100℃干燥8～10小時，分別得到NaV₆O₁₅電極片和LiMn₂O₄電極片；

4）配制水溶液電解液：

將硝酸鋰溶解在去離子水中得到飽和硝酸鋰溶液H，然后用飽和氫氧化鋰水溶液調節溶液H的pH值等于7，作為電解液；

5）組裝電池：

以NaV₆O₁₅電極片為負極，LiMn₂O₄電極片為正極，裝在有電解液的燒杯中，正、負極片分別浸入電解液中并保持0.5～1厘米的間距，得到水溶液鋰離子電池體系。

2.根據權利要求1所述的釩酸鈉組裝水溶液鋰離子電池體系的方法，其特征在于，步驟1）中，所述濃鹽酸的體積濃度為35%-37%。

3.根據權利要求1所述的釩酸鈉組裝水溶液鋰離子電池體系的方法，其特征在于，步驟4）得到的電解液經過除氧處理。

4.根據權利要求1所述的釩酸鈉組裝水溶液鋰離子電池體系的方法，其特征在于，對水溶液鋰離子電池體系進行電化學容量測試、倍率性能測試和循環性能測試。