[發明專利]一種自組裝NaV6

在審

• 申請號: 201911415082.5
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111153436A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 董軼凡;袁勛龍;夏帆
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: C01G31/00
• 分類號: C01G31/00;H01M4/485;H01M10/054;B82Y30/00
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 孫麗麗

本發明公開了一種自組裝NaV₆O₁₅納米片微球及其制備方法和應用。該制備方法，包括如下步驟：S1.將一定質量的釩氧化物和碳酸鈉用水溶解得其混合溶液；S2.向步驟S1所得溶液中加入一定質量的十六烷基三甲基溴化銨，攪拌一段時間，冷卻至室溫；S3.向步驟S2所得溶液中加入一定質量的H₂O₂，攪拌，然后加入一定質量的鹽酸，將溶液調整至pH為1?3，并保持攪拌；S4.將步驟S3所得溶液進行水熱反應，收集反應沉淀，并進行多次洗滌，得到固體沉淀物；S5.將步驟S4所得的固體沉淀物烘干，然后在空氣中煅燒，即得自組裝NaV₆O₁₅納米片微球。該制備方法簡單，通過該方法制備出的自組裝NaV₆O₁₅納米片微球結晶度非常好，具有良好的循環穩定性和放電比容量，可作為鈉離子正極材料的應用。

技術領域

本發明涉及納米材料與電化學技術領域，尤其涉及一種自組裝NaV₆O₁₅納米片微球及其制備方法和應用。

背景技術

近年來，鋰成本問題和全球分布不均的鋰資源阻礙了其大規模儲能領域的進一步應用。與鋰相比，鈉化學性質相似，并且鈉資源的豐富性、廣譜性和低成本性，使得鈉離子電池被認為是大型儲能系統的理想選擇。鈉離子電池的發展對于有效緩解環境污染問題、保障國家能源安全以及滿足人們不斷增長的生活需求有著非常深遠的意義。

與鋰離子電池相比，鈉離子電池具有的優勢有：(1)鈉鹽原材料儲量豐富，價格低廉，采用鐵錳鎳基正極材料相比較鋰離子電池三元正極材料，原料成本降低一半；(2)由于鈉鹽特性，允許使用低濃度電解液(同樣濃度電解液，鈉鹽電導率高于鋰電解液20％左右)降低成本；(3)鈉離子不與鋁形成合金，負極可采用鋁箔作為集流體，可以進一步降低成本8％左右，降低重量10％左右；(4)由于鈉離子電池無過放電特性，允許鈉離子電池放電到零伏。鈉離子電池能量密度大于100Wh/kg，可與磷酸鐵鋰電池相媲美，但是其成本優勢明顯，有望在大規模儲能中取代傳統鉛酸電池。

現有技術中的制備出的NaV₆O₁₅材料，不能同時滿足良好的循環穩定性和優異的電化學存儲容量，為滿足鈉離子電池的大批量生產需求，材料的電化學存儲性能和循環穩定性需進一步提高，因此需要尋求新的制備方法來提高NaV₆O₁₅材料的電化學性能。

發明內容

本發明的目的在于進一步提高鈉離子電池的容量與循環穩定性，針對現有技術，提出一種制備工藝簡單、電化學性能好的自組裝NaV₆O₁₅納米片微球及其制備方法，該自組裝NaV₆O₁₅納米片微球作為鈉離子電池正極活性材料的應用。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種自組裝NaV₆O₁₅納米片微球的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1.將一定質量的釩氧化物和碳酸鈉用水溶解得其混合溶液；

S2.向步驟S1所得溶液中加入一定質量的十六烷基三甲基溴化銨，攪拌一段時間，然后冷卻至室溫；

S3.向步驟S2所得溶液中加入一定質量的H₂O₂，攪拌一段時間，然后加入一定質量的鹽酸，將溶液調整至pH為1-3，并保持攪拌；

S4.將步驟S3所得溶液進行水熱反應，收集反應沉淀物；

S5.將步驟S4所得的固體沉淀物烘干，然后在空氣中煅燒，即得NaV₆O₁₅納米片微球。