[發明專利]一種水系電池釩氧化物/粘土復合正極活性材料、正極材料、正極及其制備和應用

有效

• 申請號: 201910310607.2
• 申請日: 2019-04-17
• 公開（公告）號: CN110707300B
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 劉賽男;蔡圳陽;張強
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/48
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 盛武生;魏娟

1.一種釩氧化物/粘土復合水系電池正極活性材料，其特征在于，包括二維釩氧化物和粘土材料；所述的二維釩氧化物化學式為V₁₀O₂₄·12H₂O；

所述的釩氧化物/粘土復合水系電池正極活性材料的制備過程為：將包含V₂O₅、粘土材料和雙氧水的原料溶液進行水熱反應，制得凝膠，隨后將該凝膠進行冷凍干燥，即得；

所述的粘土材料為一維粘土材料。

2.如權利要求1所述的釩氧化物/粘土復合水系電池正極活性材料，其特征在于，所述的粘土材料為海泡石、凹凸棒、埃洛石中的一種。

3.如權利要求1所述的釩氧化物/粘土復合水系電池正極活性材料，其特征在于，二維釩氧化物的含量為65%~80%；粘土材料的含量為20%~35%。

4.如權利要求1所述的釩氧化物/粘土復合水系電池正極活性材料，其特征在于，雙氧水的濃度為25~35wt.%。

5.如權利要求1所述的釩氧化物/粘土復合水系電池正極活性材料，其特征在于，V₂O₅、雙氧水的重量體積比為1g:30mL~50mL。

6.如權利要求1所述的釩氧化物/粘土復合水系電池正極活性材料，其特征在于，V₂O₅、粘土材料的質量比為65~80：20~35。

7.如權利要求1所述的釩氧化物/粘土復合水系電池正極活性材料，其特征在于，水熱反應的溫度為160℃~200℃。

8.如權利要求1所述的釩氧化物/粘土復合水系電池正極活性材料，其特征在于，水熱反應時間為18h~26h。

9.如權利要求1所述的釩氧化物/粘土復合水系電池正極活性材料，其特征在于，冷凍干燥的溫度為-70℃~-50℃。

10.如權利要求1所述的釩氧化物/粘土復合水系電池正極活性材料，其特征在于，冷凍干燥的時間為24~48h。

11.一種水系電池正極材料，其特征在于，包括導電碳、粘結劑，以及權利要求1~10任一項所述的正極活性材料。

12.如權利要求11所述的水系電池正極材料，其特征在于，所述的導電碳的含量為10~20%；所述的粘結劑的含量為10~15%；所述的正極活性材料的含量為65~80%。

13.一種水系電池正極，其特征在于，包括集流體以及復合在其表面的權利要求12所述的正極材料。

14.一種權利要求13任一項所述的水系電池正極的制備方法，其特征在于，將所述的正極活性材料、導電碳和粘結劑用溶劑漿化得漿液，隨后涂覆在集流體上，干燥即得。

15.一種水系電池，其特征在于，含有權利要求1~10任一項所述的正極活性材料。

16.如權利要求15所述的水系電池，其特征在于，包含權利要求11或12所述的水系電池正極材料。

17.如權利要求15所述的水系電池，其特征在于，包含權利要求13所述的水系電池正極或者權利要求14所述的制備方法制得的正極。

18.如權利要求15所述的水系電池，其特征在于，所述的水性電池為水系鋅電池。