[發明專利]一種釩酸銅納米顆粒及其制備方法

有效

• 申請號: 201410176294.3
• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號: CN103928654A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 張紹巖;時偉;董怡村;王英杰;趙澤;郭蕾蕾;羅勝存
• 申請（專利權）人: 石家莊學院
• 主分類號: H01M4/06
• 分類號: H01M4/06;H01M4/08;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識產權事務所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 王苑祥

技術領域

本發明屬于新能源材料領域，具體涉及一種可用于鋰一次電池正極材料的Cu₅V₂O₁₀納米顆粒及其制備方法。

背景技術

????鋰電池由于具有電壓高、比能量高、工作溫度范圍寬、比功率大、放電平穩等優點，被廣泛應用于手表、計算機存儲器后備電源、掌上電腦、通信設備、衛星、導彈、心臟起搏器、安全報警等設備中。目前商品化鋰一次電池正極材料主要為MnO₂，但MnO₂需特殊處理，其理論容量只有308mAh/g，限制了鋰電池的性能的提高和應用，急需尋找新型高性能鋰電池正極材料，以滿足日益增長的需求。

鋰電池的放電容量及性能同其正極材料密切相關，釩酸銅材料由于具有層狀結構，利于鋰離子的嵌入和脫除，并且具有價格低，能量密度高，理論比容量高等優點，人們對不同種類的釩酸銅材料進行了研究，以獲得具有較高容量的鋰/釩酸銅一次電池。含有不同比例的銅、釩、氧的復合氧化物統稱為釩酸銅，根據銅、釩、氧比例的不同，釩酸銅具有多種不同的組成與結構。M.?Morcrette等人研究了?Cu_2.33V₄O₁₁?作為鋰離子電池正極材料的性能，發現這種釩酸銅可以嵌入大約5.5個鋰離子，其放電壓在2.7V，并具有良好的可逆性。以CuV₂O₆作為正極材料的一次電池在37^oC時放電容量可以達到514mAh/g，展現出良好的放電性能。

近年來，隨著納米材料諸多優勢的發現，其應用也迅速發展。釩酸銅一維納米電極材料由于具有較大的比表面積等優點，提高了質子的擴散性能，增大了活性物質與電極間的接觸，減小電極、電池內阻，顯著提高電極高溫與高倍率放電性能，在鋰一次電池中具有十分良好的應用前景。Cu₅V₂O₁₀材料具有獨特的層狀結構，價格低廉，制備容易，尹貽彬等人以釩酸鈉和硝酸銅為原料，醋酸鈉為添加劑，采用水熱與模板法結合的方法較短時間內制備出了六角形堿式釩酸銅微納米結構，研究了醋酸鈉的加入量、水熱時間對堿式釩酸銅制備的影響，但對其電化學性能尚未研究，而對于納米材料，其形貌、制備方法等都與性能密切相關，尤其是電化學性能對其作為一次電池電極材料所展現出的性能有重要影響，可見，通過合適的方法制備形貌規則、性能優異的Cu₅V₂O₁₀納米顆粒對開發新型鋰/釩酸銅一次電池電極材料有著重要的理論意義。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種制備工藝簡單、性能優良的釩酸銅納米顆粒及其制備方法，采用一步水熱法結合熱處理制備出球形Cu₅V₂O₁₀納米顆粒。

為解決上述問題，本發明所采用的技術方案是：

一種釩酸銅納米顆粒，組分為?Cu₅V₂O₁₀，關鍵在于所述Cu₅V₂O₁₀為粒徑?50-300?nm的球形納米顆粒。

本發明還提供上述釩酸銅納米顆粒的制備方法，所述方法包括以下步驟：?

1）室溫下，將銅鹽、正釩酸鈉、無水乙酸鈉按摩爾比5：2-5：5-10配制成混合溶液；

2）將上述溶液轉移至反應釜內，140-170℃、反應6-72h；

3）反應完畢后冷卻到室溫，分別以水和無水乙醇洗滌產物3-5次，60-80℃干燥2-24h，得前軀體；

4）將前軀體在520-650^oC下煅燒1-6h，得釩酸銅納米顆粒。

所述銅鹽為硝酸銅、或硫酸銅、或氯化銅。