[發明專利]一種釩鉬磷雜多酸鈷鈉的制備方法及其作為鋰離子電池負極材料的用途

有效

• 申請號: 202010555506.4
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111682203B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 李星;夏雨;方濱
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M10/0525;C01B25/16
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 陳宙

本發明公開了一種釩鉬磷雜多酸鈷鈉的制備方法及其作為鋰離子電池負極材料的用途，本發明中將一定量的偏釩酸銨、仲鉬酸鈉、乙酸鈷、磷酸二氫鈉為主要原料，加入適量的蒸餾水，調節PH值，進行水熱反應，自然冷卻至室溫，進行離心沉淀分離，將沉淀產物干燥后進行高溫燒結，得到一種紅褐色的釩鉬磷雜多酸鈷鈉，該釩鉬磷雜多酸鈷鈉作為鋰離子電池負極材料具有廣闊的應用前景。在整個制備過程中，操作簡單，原料成本低，設備投資少，適合批量生產。

技術領域

本發明屬于材料化學領域，具體涉及到一種的釩鉬磷雜多酸鈷鈉的制備方法及其作為鋰離子電池負極材料的用途。

背景技術

雜多酸又名多金屬氧簇(POM)，是一類結構多樣、功能豐富的單分子簇合物，在催化、電化學、儲能、離子導體及磁等方面均展現出優異性質及廣闊的應用前景。雜多酸是一種強質子酸，通常具有比無機含氧酸如硫酸等更強的酸性。其酸性一般可改變，通過改變中心原子和配位原子的種類來實現。在現代多酸化學領域的研究中，常用雜多酸為母體合成系列雜多酸鹽。相關研究表明：多金屬的氧酸鹽的結構不僅具有可調性，還具有獨特的假液相性，被廣泛應用于多相催化領域。而對于釩鉬磷雜多酸化合物所體現出既有酸性又有氧化性能，還可以通過改變反應物料中各物質的比例，可調節釩原子比例來控制酸性和氧化性能的轉化，因此此類化合物常用于電化學領域。雜多酸及其鹽的結構主要是Dawson和Keggin型兩種，其中Dawson型的雜多酸及其鹽由于其反應合成過程中溫度較高，所以合成產物具有穩定的分子結構，其作為鋰電池材料具有高的儲鋰能力。雜多酸在擁有高的儲鋰能力的同時，其自身也有一些缺陷，例如導電能力差且亦溶解于LiPF6電解液，這些缺點都制約著雜多酸在鋰離子電池材料中的應用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術，提供一種釩鉬磷雜多酸鈷鈉的制備方法及其作為鋰離子電池負極材料的用途。

本發明解決上述技術問題所采取的技術方案為：一種釩鉬磷雜多酸鈷鈉的制備方法，其特征在于，所述制備方法采用以偏釩酸銨、仲鉬酸銨、乙酸鈷、磷酸二氫鈉為主要原料，加入適量的蒸餾水溶解，調節PH值，進行水熱反應，自然冷卻至室溫，進行離心沉淀分離，將沉淀產物干燥后進行高溫燒結，得到一種紅褐色的釩鉬磷雜多酸鈷鈉，具體包括以下步驟：

1)稱取一定量的偏釩酸銨(NH₄VO₃)、磷酸二氫鈉(NaH₂PO₄·2H₂O)、仲鉬酸銨((NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O)、乙酸鈷(C₄H₆CoO₄·4H₂O)溶于一定體積的蒸餾水中，攪拌1h，得紅色混合物溶液，隨后用氫氧化鈉調節pH至12，得到紅色的混合物渾濁液；

2)將上述混合物渾濁液轉入反應釜中，在150～180℃下反應12～72小時，自然冷卻至室溫，離心分離沉淀分離，得到紅色固體；

3)將上述紅色固體在60℃的烘箱中干燥6小時，得到紅色固體粉末；

4)將紅色固體粉末在馬弗爐中500～700℃高溫燒結3～5小時，得到紅褐色的固體，即為一種釩鉬磷雜多酸鈷鈉；

所述釩鉬磷雜多酸鈷鈉的化學式為Na₂Co₆[P₂Mo₁₇VO₆₂]₂；

所述參加反應的物質或溶劑均為化學純。

進一步的，本發明還提供了所述釩鉬磷雜多酸鈷鈉材料的用途，該釩鉬磷雜多酸鈷鈉作為鋰離子電池負極材料，首次放電比容量為1150mAh g^-1，循環130圈后材料的放電比容量保持為132mAh g^-1，庫倫效率為99.6％。