[發明專利]一種納米薄帶狀水合堿土金屬釩酸鹽材料及其制備方法和應用在審

申請號：	202010872203.5	申請日：	2020-08-26
公開（公告）號：	CN112174202A	公開（公告）日：	2021-01-05
發明（設計）人：	張尚尚;張海燕;黃海濤;唐玉碟;段維振	申請（專利權）人：	廣東工業大學;香港理工大學
主分類號：	C01G31/00	分類號：	C01G31/00;H01M4/48;H01M10/36;B82Y30/00;B82Y40/00
代理公司：	廣州粵高專利商標代理有限公司 44102	代理人：	陳娟
地址：	510062 廣東***	國省代碼：	廣東;44
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種納米帶狀水合堿土金屬釩酸鹽材料及其制備方法應用
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【說明書】：

本發明提供一種納米薄帶狀水合堿土金屬釩酸鹽材料及其制備方法和應用。本發明選用來源廣泛的釩酸鹽作為原料，可以有效提高溶解效率，在合成過程中，釩酸根離子先聚合形成多聚釩酸根，與堿土金屬之間通過共價鍵方式進行結合，有助于多聚釩酸根與堿土金屬離子形成納米薄帶狀水合釩酸鹽，納米薄帶狀材料有利于充放電過程中電解液中鋅離子的脫/嵌，使得水系鋅離子正極材料的實際容量得到提升。

技術領域

本發明屬于電池材料技術領域，具體涉及一種納米薄帶狀水合堿土金屬釩酸鹽材料及其制備方法和應用。

背景技術

電能儲存日益增長的需求以及各種電子終端產品的發展，對二次電池的高效性、安全性以及低成本提出了更高的要求。水系電解液的使用大大提高了二次電池的安全性能，鋅的氧化還原電位相對于標準氫電極(SHE)為-0.763V，更適合于水系電解液，并且鋅金屬作為負極時其能量密度達5855mAhcm^-3，具有安全、無毒、高效的特點。此外，當水系鋅離子電池中采用非堿性水系電解液，可有效避免因鋅枝晶和氧化鋅的形成而導致的電池容量衰減、庫倫效率下降等缺陷。然而，開發合適的水系鋅離子電池正極材料仍然是一個很大的挑戰。

由于釩的氧化態及其氧化還原性能各不相同，近年來人們對釩基化合物尤其是釩酸鹽作為二次電池正極材料的興趣日益濃厚。

水合V₂O₅由于水分子的摻入，使層狀結構的V₂O₅層間間距增加，利于Zn²⁺插層，V₂O₅表現出良好的快充和循環特性。雖然并不是所有的鋅離子在充電后都能脫出，但在放電/充電過程中，剩余的鋅離子可以起到層間柱的作用，保持層間結構的穩定(Hu P,Yan M,ZhuT,et al.Zn/V₂O₅ aqueous hybrid-ion battery with high voltage platform and longcycle life[J].ACS applied materialsinterfaces,2017,9(49):42717-42722.)。中國專利CN106784777A(公開日為2017年05月31日)以V₂O₅為釩源、氫氧化鈣為鈣源、使用丙三醇-水混合液為溶劑，在加入雙氧水的環境中，經水熱、焙燒等步驟得到CaV₄O₉，使其作為正極材料應用于水系鋅離子電池中，其在100mA g^-1的電流密度下比容量為330mAhg^-1；中國專利CN110474044A(公開日為2019年11月19日)以V₂O₅為釩源，水溶性鈣鹽、錳鹽為金屬離子源、采用乙酸為pH調節劑、在180℃、反應72h的條件下，得到的(Ca,Mn)_∑＝1V₈O₂₀·nH₂O作為水系鋅離子正極材料，在100mAg^-1的電流密度下比容量為350mAhg^-1。CaV₆O₁₆·3H₂O、Na_0.33V₂O₅等釩酸鹽材料也被應用于水系鋅離子電池正極材料，并表現出良好的電化學性能。