[發明專利]一種釩酸鉬鋅正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202111259625.6
• 申請日: 2021-10-28
• 公開（公告）號: CN114094091B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 鄺泉;吳健;王剛;趙彥明
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;華南協同創新研究院
• 主分類號: H01M4/48
• 分類號: H01M4/48;H01M4/04;H01M10/36;H01M10/38
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 齊鍵

本發明公開了一種釩酸鉬鋅正極材料及其制備方法。本發明的釩酸鉬鋅的化學式為Zn₃MoV₂O₈，其制備方法包括以下步驟：1)將含釩化合物、含鉬化合物和含鋅化合物按照釩元素、鉬元素和鋅元素的摩爾比2:1:3混合，再進行研磨，得到前驅體混合物；2)將前驅體混合物升溫至200℃～450℃進行熱處理，再進行研磨，得到中間產物；3)將中間產物置于還原氣氛中600℃～800℃進行燒結，即得釩酸鉬鋅正極材料。本發明的釩酸鉬鋅正極材料的純度較高，一次顆粒粒徑較小，由其制成的正極可以提供水系鋅離子電池工作所需的鋅離子，制成的水系鋅離子電池具有較高的充放電比容量。

技術領域

本發明涉及鋅離子電池技術領域，具體涉及一種釩酸鉬鋅正極材料及其制備方法。

背景技術

隨著科技的不斷發展，人們在日常生產生活中對高能量/功率密度和高安全性的電化學儲能器件的需求越來越大，而可充電的二次電池被認為是解決全球能源危機的關鍵。鋰離子電池具有能量轉化效率高、壽命長、自放電小等優點，目前在消費電子市場中占據主導地位。然而，由于鋰離子電池存在有機電解液易燃和有毒、制造成本偏高等問題，且鋰元素在地殼中含量低，導致鋰離子電池在大規模儲能領域的應用受到了很大的限制。

水系鋅離子電池具有安全性高、對環境友好、制造成本低等優點，且地球上鋅資源豐富，所以水系鋅離子電池被認為是解決大規模儲能問題最有前景的二次電池之一。水系鋅離子電池主要由活性正極、隔膜、鋅鹽水溶液電解質、金屬鋅負極等部分構成。Zn²⁺帶有兩個正電荷，在電化學儲能過程中會發生多電子氧化還原反應，使得水系鋅離子電池具有較高的充放電比容量。研究發現，水系鋅離子電池中采用堿性電解液容易產生鋅枝晶和不可逆的放電副產物，最終會嚴重影響水系鋅離子電池的循環壽命和充放電容量，所以適宜選擇中性或弱酸性的水系電解液。水系鋅離子電池負極中的鋅的利用率往往較低，即使在中性或弱酸性水系電解液中也容易出現鋅枝晶，存在安全隱患。研究人員普遍認為：開發新型的富鋅正極材料，完全由正極活性物質提供水系鋅離子電池工作所需的鋅離子，是水系鋅離子電池從實驗室走向產業化的必由之路。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種釩酸鉬鋅正極材料。

本發明的目的之二在于提供一種上述釩酸鉬鋅正極材料的制備方法。

本發明的目的之三在于提供一種包含上述釩酸鉬鋅正極材料的鋅離子電池正極。

本發明的目的之四在于提供一種包含上述釩酸鉬鋅正極材料的水系鋅離子電池。

本發明所采取的技術方案是：

一種釩酸鉬鋅正極材料，其化學式為Zn₃MoV₂O₈。

優選的，所述釩酸鉬鋅正極材料為立方晶系，晶胞參數為α＝β＝γ＝90°。

上述釩酸鉬鋅正極材料的制備方法包括以下步驟：

1)將含釩化合物、含鉬化合物和含鋅化合物按照釩元素、鉬元素和鋅元素的摩爾比2:1:3混合，再進行研磨，得到前驅體混合物；

2)將前驅體混合物升溫至200℃～450℃進行熱處理，再進行研磨，得到中間產物；

3)將中間產物置于還原氣氛中600℃～800℃進行燒結，即得釩酸鉬鋅正極材料。

優選的，步驟1)所述含釩化合物為五氧化二釩(V₂O₅)、偏釩酸銨(NH₄VO₃)、二氧化釩(VO₂)、三氧化二釩(V₂O₃)、乙酰丙酮氧釩(C₁₀H₁₄O₅V)中的至少一種。