[發明專利]一種高容量VNb9

有效

• 申請號: 202010022161.6
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111785955B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 陳俊利;楊新麗;張永輝;張智強;王培遠;緒連彩;鞏飛龍;蘇聰超
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業大學
• 主分類號: H01M4/48
• 分類號: H01M4/48;H01M10/0525;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 張志軍

本發明公開了一種高容量VNb₉O₂₅納米片鋰離子電池負極材料及其制備方法，包括以下步驟：將五氯化鈮溶于乙醇中，向該溶液中添加一定量的乙酰丙酮氧釩粉末，將這種混合溶液超聲震蕩完全溶解后，再將四甲基氫氧化銨水溶液滴加到該混合溶液中，并勻速攪拌使其完全溶解。之后將所得溶液裝入高壓反應釜加熱反應；冷卻后經洗滌、干燥、焙燒即得VNb₉O₂₅納米片鋰離子電池負極材料。本發明制備的VNb₉O₂₅納米片鋰離子電池負極材料為納米尺度、分散性好，作為鋰離子電池負極材料應用時具有比容量高、循環性能好等優點。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池材料領域，具體地說，涉及一種高容量VNb₉O₂₅納米片鋰離子電池負極材料及其制備方法。

背景技術

隨著人們環保意識的增強，電動汽車越來越受到人們的廣泛關注。鋰離子電池具有高的能量密度、工作電壓高、體積小、使用壽命長和環境友好等特點，被認為是電動汽車的理想動力源。然而當前商業化的鋰離子電池還不能很好的滿足電動汽車對充電速度、續航里程和安全性等方面的要求。因此，研發高性能的動力型鋰離子電池一直是人們孜孜不倦的追求目標。電極材料是鋰離子電池的核心和關鍵，對電池的性能起決定性影響，所以研發高性能鋰離子電池的重心在于開發高性能的電極材料。

作為鋰離子電池的重要組成部分，令人滿意的負極材料是必需的，因為它在增強其電化學性能方面起著關鍵作用。但是，常規負極材料石墨由于其相對較差而無法完全滿足這些要求。高功率的動力學，歸因于其不良的鋰離子電導率和安全問題，這些問題源于在低工作電勢下（相對于Li / Li ⁺）形成鋰樹枝狀晶體。為了解決上述問題，探索和開發了其他類型的負極。例如，鈦基化合物在某些方面表現出良好的性能。然而，它們的低存儲容量嚴重限制了它們的廣泛應用。因此，人們強烈希望開發具有更大容量和更好安全性的新型負極材料。

為了使鋰離子電池能夠更好地適應市場需求，就高容量，高電子電導率和出色的容量保持性而言，進一步的改進至關重要。近年來，鈮基化合物（例如Nb₂O₅）作為鋰離子負極材料受到了科學界的高度關注，顯示出高功率密度，良好的結構穩定性，低成本和環境友好性。然而，不幸的是，它在充電/放電過程中固有的較差的電導率和容量保持能力限制了它在鋰離子電池中的實際使用。因此，開發具有與五氧化二鈮相似的優點但具有更高電導率的負極材料至關重要。

向五氧化二鈮摻雜釩，與五氧化二鈮相比，可以實現更大的放電比容量，更高的鋰離子擴散系數和更好的循環性能以及穩定性能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種工藝簡單、成本低廉的用于鋰離子電池負極材料的高容量VNb₉O₂₅納米片的制備方法，采用該方法制備的VNb₉O₂₅納米片鋰離子電池負極材料具有優異的電化學性能、放電比容量，更高的鋰離子擴散系數和更好的循環性能以及穩定性能。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種高容量VNb₉O₂₅納米片鋰離子電池負極材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將五氯化鈮溶于無水乙醇中，攪拌0.5-1小時，使其完全溶解；

（2）向（1）制備得到的溶液中加入乙酰丙酮氧釩粉末作為釩源，再超聲震蕩0.5-1小時，使其完全溶解；

（3）向（2）制備得到的溶液中以恒定的的速率加入20 mL四甲基氫氧化銨水溶液，攪拌使其完全溶解；

（4）將（3）所得溶液轉移至內襯聚四氟乙烯的不銹鋼反應釜中，置于恒溫干燥箱中加熱反應；