[發明專利]一種五氧化二釩正極材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011069581.6
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112054160B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 王波;張迪;王偉;李沖;王秋君;李文;李昭進;孫會蘭
• 申請（專利權）人: 河北華普化工設備科技有限公司
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/131;H01M4/1391;H01M4/48;H01M4/02
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 李坤

本發明涉及鈉離子電池技術領域，具體公開一種五氧化二釩正極材料及其制備方法和應用。所述制備方法包括如下步驟：將釩源和硫源加入到醇類溶劑中，反應，得到海膽狀VSsubgt;4/subgt;前驅體；將VSsubgt;4/subgt;前驅體進行燒結，得到具有多維混合結構的Vsubgt;2/subgt;Osubgt;5/subgt;粉末；將Vsubgt;2/subgt;Osubgt;5/subgt;粉末與聚吡咯分散于乙醇中，加入嵌段共聚物表面活性劑，得懸浮液，靜電紡絲，得到Vsubgt;2/subgt;Osubgt;5/subgt;/聚吡咯纖維，將所得纖維在惰性氣氛下煅燒，得到五氧化二釩正極材料。本發明提供的五氧化二釩正極材料，為纖維網狀結構，其中活性材料Vsubgt;2/subgt;Osubgt;5/subgt;粉末同時含有二維和三維結構雙重形貌，表面包覆有聚吡咯，離子傳輸效率高、導電性和穩定性好，具有更高的比容量和較少的容量衰減以及良好的循環性能。

技術領域

本發明涉及鈉離子電池技術領域，尤其涉及一種五氧化二釩正極材料及其制備方法和應用。

背景技術

鋰離子電池是一種二次電池，已經被廣泛地應用在便攜式電子產品、混合電動汽車和智能電網中。然而，由于鋰的全球儲備量少、價格高等問題嚴重阻礙了鋰離子電池的大規模應用。近些年來，研究人員們發現鈉離子電池憑借其豐富的儲量已成為了下一代二次電池的重要候選者。正極材料在鈉離子電池中具有很高的成本占比和相對于負極材料的容量劣勢使得其研究價值更具突出。然而，較小的放電比容量和較差的循環壽命嚴重限制了鈉離子電池的正極材料的研發進度。

V₂O₅作為鈉離子電池的正極材料已經被報道，但由于V₂O₅的離子傳輸效率差和電子傳導率低等因素使得其很難發揮出更好的效能。盡管納米結構的V₂O₅，能夠有效地提高活性物質與電解質之間的接觸面積，提高離子的傳輸效率，但單一的納米結構無序排列在充放電過程中仍然存在易剝離脫落的弊端。同時，較差的電子傳導率這一V₂O₅材料固有的短板也同樣限制了其性能的完全開發。提升材料電子傳導率的主流方法是與一些導電性能好的材料進行復合。目前常采用的一些策略是將V₂O₅與一些碳基材如石墨烯、碳納米管等進行復合來制造復合電極。雖然上述復合方式在短時間內可以改善V₂O₅的導電性，但隨著循環時間的增加，這種簡單復合的方式仍會面臨一些活性物質從碳基材上脫落的狀況，從而造成容量上的驟減。

發明內容

針對現有V₂O₅正極材料存在的上述技術問題，本發明提供一種五氧化二釩正極材料及其制備方法和應用。

為達到上述發明目的，本發明采用了如下的技術方案：

一種五氧化二釩正極材料的制備方法，包括如下步驟：

S1：將釩源和硫源加入到醇類溶劑中，經加熱預處理后，反應，分離，得到海膽狀VS₄前驅體；

S2：將所述VS₄前驅體進行燒結處理，得到具有多維混合結構的V₂O₅粉末；

S3：將所述V₂O₅粉末與聚吡咯分散于乙醇中，加入嵌段共聚物表面活性劑，得懸浮液，經靜電紡絲，得到V₂O₅/聚吡咯纖維，將所得纖維在惰性氣氛下煅燒，得到五氧化二釩正極材料。