[發明專利]正極活性材料及其制備方法、正極材料、正極、及鋅離子電池

有效

• 申請號: 202011509619.7
• 申請日: 2020-12-19
• 公開（公告）號: CN112614987B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 徐成俊;邵飛;黃旭東;康飛宇
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳國際研究生院
• 主分類號: H01M4/48
• 分類號: H01M4/48;H01M4/36;H01M4/62;H01M4/02;H01M10/36
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產權代理有限公司 44311
• 代理人: 鄭海威;曾柳燕

一種正極活性材料的制備方法，包括以下步驟：提供含有五價釩的銨鹽和還原劑；將所述含有五價釩的銨鹽和還原劑溶解于水中，獲得混合液；及對所述混合液進行加熱處理，含有五價釩的銨鹽被還原生成二氧化釩，溶于水中的銨根離子原位摻雜到該二氧化釩中，獲得正極活性材料，所述正極活性材料為銨根離子摻雜的釩氧化物，結構式為(NH₄)_xVO₂，其中，x為0.1～0.4。本發明還提供一種正極活性材料、正極材料、正極、及鋅離子電池。本發明的正極活性材料的制備方法具有制備工藝簡單、及制備條件溫和的優點。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，尤其涉及一種正極活性材料，該正極活性材料的制備方法，應用所述正極活性材料的正極材料，應用所述正極材料的正極，及應用所述正極的鋅離子電池。

背景技術

鋅離子電池具有充電時間短、能量密度高、循環衰減性能佳、無毒環保、及成本低等優點，在電池領域具有極大的應用價值和發展前景。

釩元素在化合物中存在多種價態，在充放電的過程中可進行多種價態的轉化。因此，以釩基材料作為正極活性材料的鋅離子電池具有較高的比容量。然而，現有的制備釩基材料的方法具有制備工藝復雜、及反應條件苛刻的缺點。

發明內容

有鑒于此，有必要提供一種正極活性材料的制備方法，以解決現有的釩基材料的制備方法具有的制備工藝復雜及反應條件苛刻的問題。

另，還有必要提供一種正極活性材料。

另，還有必要提供一種正極材料。

另，還有必要提供一種正極。

另，還有必要提供一種鋅離子電池。

一種正極活性材料的制備方法，包括以下步驟：

提供含有五價釩的銨鹽和還原劑；

將所述含有五價釩的銨鹽和還原劑溶解于水中，獲得混合液；及

對所述混合液進行加熱處理，含有五價釩的銨鹽被還原生成二氧化釩，溶于水中的銨根離子原位摻雜到該二氧化釩中，獲得正極活性材料，所述正極活性材料為銨根離子摻雜的釩氧化物，結構式為(NH₄)_xVO₂，其中，x為0.1～0.4。

進一步地，所述含有五價釩的銨鹽選自NH₄VO₃、(NH₄)₂V₄O₁₁、(NH₄)₂V₆O₁₆、(NH₄)₄V₆O₁₇、及(NH₄)₂V₆O₁₆中的至少一種。

進一步地，所述還原劑選自CH₄N₂S、CH₃CSNH₂、N₂H₄·H₂O、及C₆H₁₂O₆中的至少一種。

進一步地，所述含有五價釩的銨鹽和還原劑的摩爾比為1：(2～8)。

進一步地，所述對所述混合液進行加熱處理的步驟包括：

將混合液的溫度加熱至160～220℃，保溫12～36h。

一種正極活性材料，為銨根離子摻雜的釩氧化物，結構式為(NH₄)_xVO₂，其中，x為0.1～0.4。