[發(fā)明專(zhuān)利]一種二維二氧化釩納米片的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811255003.4
• 申請(qǐng)日: 2018-10-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109467125A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武衛(wèi)明;侯紹剛;張長(zhǎng)松;周麗敏;閻冬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 安陽(yáng)工學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): C01G31/02
• 分類(lèi)號(hào): C01G31/02;H01M10/0525;H01M10/48;B82Y30/00
• 代理公司: 安陽(yáng)市智浩專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 41116
• 代理人: 楊紅軍

二氧化釩具有較好的儲(chǔ)鋰性能，為了提高其儲(chǔ)鋰性能和電極的倍率性能，需要將其制備為單原子層或者多原子層的二維納米材料。本發(fā)明以“桶狀”金屬鈦網(wǎng)或鉑網(wǎng)為陽(yáng)極，將五氧化二釩粉體加入其中，以鎳、石墨或者鉑為陰極，以硫酸鹽水溶液為電解質(zhì)，經(jīng)過(guò)電化學(xué)剝離以及隨后與金屬鈦網(wǎng)的反應(yīng)，成功制備出了厚度在1?20納米的二氧化釩二維納米片。這種二氧化釩二維納米片具有優(yōu)異的儲(chǔ)鋰性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及儲(chǔ)能電池領(lǐng)域，具體說(shuō)是一種用電化學(xué)方法及還原反應(yīng)法制備具有較高儲(chǔ)鋰性能的二氧化釩二維納米材料。

背景技術(shù)

二氧化釩材料具有優(yōu)異的儲(chǔ)鋰性能，可以作為負(fù)極應(yīng)用于鋰離子電池中，具有較高的比容量和高倍率放電性能，因此，開(kāi)發(fā)具有高儲(chǔ)鋰性能的二氧化釩電極材料具有非常重要的意義，能夠有效的提高鋰離子電池的比容量和倍率性能。

發(fā)明內(nèi)容

為了提高二氧化釩材料的儲(chǔ)鋰性能，本發(fā)明的目的在于提供一種二氧化釩二維納米片電極材料，具有良好的儲(chǔ)鋰性能和倍率性能。該電極材料作為鋰離子電池的正極材料時(shí)，具有良好的儲(chǔ)鋰性能和倍率性能，且充放電循環(huán)性能良好。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

以桶狀的鈦網(wǎng)或者鉑網(wǎng)為陽(yáng)極，在其側(cè)面和底部外側(cè)緊密的覆蓋一層有機(jī)聚合物薄膜，將五氧化二釩的粉體材料加入到惰性金屬網(wǎng)之中，以硫酸鹽水溶液作為電解質(zhì)，在0.1-36 V的直流電壓下電化學(xué)剝離二硫化鉬或者二硫化鎢，溫度控制在0-80^oC，電化學(xué)剝離完成后，向電解液中加入金屬鈦網(wǎng)，放置6-48小時(shí)，然后將電解液進(jìn)行抽濾清洗，濾膜上所得固體即為含有大量的二氧化釩，然后將所得固體分散于異丙醇或者氮氮-二甲基甲酰胺溶液之中，在500-5000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下離心分離1-30分鐘，取上層離心液，而后將上層離心液再次在8000-10000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下離心分離，所得固體材料即為二維的二氧化釩納米片。

本發(fā)明的優(yōu)良效果在于：

電化學(xué)剝離方法制備的二維二氧化釩納米片，可以在常溫常壓溫和的條件下高效進(jìn)行，且不需要單晶材料，以最為常見(jiàn)的五氧化二釩粉體為原料。

以電化學(xué)剝離的二氧化釩二維材料作為鋰離子電池的正極材料，可以有效提高鋰離子電池的比容量、倍率性能和充放電循環(huán)穩(wěn)定性。

1.本發(fā)明可以在溫和的條件下制備二氧化釩二維材料，且產(chǎn)率較高。

2.本發(fā)明以粉體五氧化二釩為原料，避免使用昂貴的單晶塊體材料。

3.采用本發(fā)明制備的二氧化釩二維材料作為鋰離子電池的負(fù)極材料，可以有效提高鋰離子電池的比容量、倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。

4.本發(fā)明制備的二氧化釩二維材料，可以單獨(dú)作為電極材料使用，也可以與其他材料進(jìn)行復(fù)合作為電極材料使用。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

在直徑為2厘米，高為7厘米的桶狀鈦網(wǎng)外側(cè)以及底部包覆一層目數(shù)為125000的聚丙烯薄膜，其中鈦網(wǎng)的目數(shù)為100。以桶狀鈦網(wǎng)作為陽(yáng)極，將5克五氧化二釩粉體材料加入到鈦網(wǎng)中，以鉑電極為陰極，以1 mol L^-1濃度的硫酸銨水溶液為電解質(zhì)。在室溫下以15.0 V的直流恒電壓電化學(xué)剝離五氧化二釩，電化學(xué)剝離完成后，向電解液中加入少許100目的鈦網(wǎng)，靜置36小時(shí)后，對(duì)電解液進(jìn)行抽濾，用水清洗3次后，將抽濾出的固體材料溶入異丙醇溶劑之中，超聲處理約15分鐘，在3000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下離心分離5分鐘，然后再次將上層的溶液在8000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下離心分離10分鐘，倒掉上清液，水洗3次，冷凍干燥即可得二維的二氧化釩材料，厚度在約1-20 nm之間。