[發明專利]一種七氧化三釩鋅離子電池正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201811566815.0
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN109650441B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 芮先宏;李奇飛;黃少銘
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C01G31/02
• 分類號: C01G31/02;B82Y30/00;B82Y40/00;H01M4/48;H01M10/054
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張春水;唐京橋

本發明屬于電池材料技術領域，尤其涉及一種七氧化三釩鋅離子電池正極材料及其制備方法。本發明提供了一種七氧化三釩鋅離子電池正極材料，其特征在于，其由納米帶組裝而成，其形狀為納米花狀結構。本發明還提供了一種七氧化三釩鋅離子電池正極材料的制備方法，包括將釩源與酸溶解于去離子水中進行微波水熱反應，經冷凍干燥后得到七氧化三釩鋅離子電池正極材料。本發明提供了一種七氧化三釩鋅離子電池正極材料及其制備方法，解決了現有技術中納米結構七氧化三釩形貌比較單一，且反應時間較長，消耗的能量較多，不適合運用于鋅離子電池中的技術問題。

技術領域

本發明屬于電池材料技術領域，尤其涉及一種七氧化三釩鋅離子電池正極材料及其制備方法。

背景技術

隨著社會經濟的不斷發展，能源的消耗量在逐步上升，石油和煤炭資源日益緊張，隨之而來的是大量溫室氣體及有害氣體的排放，造成氣候變暖、酸雨增多等環境問題。同時，這些一次能源是不可再生的，這與我國的可持續發展戰略是相悖的。因此，發展新能源是勢在必行的。二次電池作為主要的儲能設備，能實現能源高效率轉換，越來越受到人們的重視，成為發展新型綠色能源的重要方面。目前應用廣泛的鋰離子電池雖然具有能量密度高、循環穩定、自放電效應低、循環性能好、無記憶效應等優點，但價格昂貴，且在安全方面存在嚴重的隱患。因此，發展價格更低廉、更安全的多價態陽離子電池是十分必要的。其中鋅離子二次電池被認為是最有開發潛力的電池。因此開發出能量密度高、循環性能好、成本低廉、環境友好的鋅離子二次電池具有十分重要的意義。

鋅離子電池正極材料對電池的能量密度、比容量等起著決定性的作用，因此開發適合的鋅離子電池正極材料是發展鋅離子電池的重要方面。目前市場上主要的正極材料有MnO₂、Ag₂O₂、NiOOH等。其中，MnO₂作為鋅離子電池正極材料時需要在電池中加入汞，而汞會污染水源及土壤，危害人們的身體健康。Ag₂O₂的制造成本很高，很難作為民用電池而普遍使用。NiOOH作為正極材料時在過低充電以及低電流充電時會發生析氧現象，可能會造成電池整體失效。因此，開發出性能更為優良的正極材料是很有必要的。七氧化三釩作為一種典型的過渡金屬氧化物，具有比容量高、能量密度高、成本低、儲量豐富、環境友好等一系列的優點，具有成為鋅離子電池正極材料的潛力。

目前，制備七氧化三釩通常采用水熱法、溶劑熱法來制備。如中國發明專利CN105742601A公開了一種原位合成碳包覆一水合七氧化三釩納米帶的方法。該方法是將釩源和還原劑加入到反應釜中，在溫度為160-260℃下，反應1-12小時，自然冷卻至室溫后得到沉淀物，經去離子水和無水乙醇洗滌后，在60-80℃下真空干燥10小時得到分散性較好的碳包覆一水合七氧化三釩納米帶。Hu等(Journal of Colloid and Interface Science,2018,531,382-393)介紹了一種水熱法合成七氧化三釩/碳納米管/還原氧化石墨烯復合材料的方法。該方法是將V₂O₅和H₂O₂溶解于去離子水后，加入一定量的碳納米管和還原氧化石墨烯，然后磁力攪拌2小時，超聲處理1.5小時，再加入到高溫反應釜中，于180℃下反應48小時。自然冷卻至室溫后收集沉淀，并用去離子水洗滌。最后用冷凍干燥48小時得到七氧化三釩/碳納米管/還原氧化石墨烯復合材料。如上所述，目前合成的納米結構七氧化三釩形貌比較單一，且反應時間較長，消耗的能量較多，不適合運用于鋅離子電池中。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種七氧化三釩鋅離子電池正極材料及其制備方法，解決了現有技術中納米結構七氧化三釩形貌比較單一，且反應時間較長，消耗的能量較多，不適合運用于鋅離子電池中的技術問題。

本發明提供了一種七氧化三釩鋅離子電池正極材料，其由納米帶組裝而成，其形狀為納米花狀結構。

優選的，所述納米花狀結構的大小為5-10um。

優選的，所述納米帶的長度為2-4um。