[發明專利]一種釩基普魯士藍類似物/碳納米管復合材料的制備方法及其應用于水系鋅離子電池正極

有效

• 申請號: 202111284214.2
• 申請日: 2021-11-01
• 公開（公告）號: CN114203982B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 薛宇韜;沈小平;季振源
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/48;H01M4/583
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• 代理人: 暫無信息

本發明屬于復合材料技術領域，涉及電極材料，尤其涉及一種釩基普魯士藍類似物/碳納米管（(VO)₃[Fe(CN)₆]₂/CNTs）復合材料的制備方法，包括：先配制碳納米管分散液、硫酸氧釩水溶液，將二者混合；再加入配制好的鐵氰化鉀的去離子水溶液，攪拌均勻后靜置，離心、去離子水洗凈后凍干即得。本發明還有一個目的，將所制得的產物應用于水系鋅離子電池正極材料。本發明采用原位自組裝法，釩基普魯士藍類似物具有比其他同類普魯士藍類似物更優異的電化學性能，碳納米管網絡可以有效提高復合材料的導電性。本發明操作簡單可行、復合效果好、適于大規模生產。所制得的復合材料顯示出優異的儲鋅性能，具有潛在的應用前景。

技術領域

本發明屬于復合材料技術領域，涉及電極材料，尤其涉及一種釩基普魯士藍類似物/碳納米管((VO)₃[Fe(CN)₆]₂/CNTs)復合材料的制備方法及其應用于水系鋅離子電池正極。

技術背景

目前，發展對環境友好的新型電池已成為全球性趨勢，人們在追求高能量、高功率密度的同時,對電池的經濟性、安全性和環境友好等方面也提出了越來越高的要求。近年來，鋰離子電池作為高效儲能裝置被廣泛應用于便攜設備市場中，然而鋰離子電池中的易燃有機電解液存在著安全隱患，加上其電極需要在無水環境下制備，導致電池成本升高?？紤]到大規模電網應用，其低安全性和高成本的問題不容忽視，并且鋰在地表中相對較少的儲量限制了它的發展，種種因素迫使人類去尋求另一種可充電電池來替代鋰離子電池。

水系鋅離子電池作為一種新興二次電池廣泛獲得了研究者們的青睞，相比于其它電池，水系鋅離子電池具有以下幾個優點：1)兼具高能量密度和高功率密度，2)安全性好，3)對環境友好，4)鋅儲量豐富且成本低廉。其優異的性能在許多便攜式電子設備中也展示出廣泛的應用前景，并有望成為今后大規模儲能的候選者。正極材料對于水系鋅離子電池的性能具有決定性作用。錳系氧化物雖然成本較低，但循環壽命短；釩系氧化物雖然性能較好，但很難工業規?；铣伞Ｋ蕴剿餮芯啃滦偷恼龢O材料對于水系鋅離子電池的發展具有重要的意義。

普魯士藍類似物由于具有較高的理論比容量、合成簡便等優點，是一類具有應用潛力的水系鋅離子電池正極材料。然而，釩基普魯士藍類似物((VO)₃[Fe(CN)₆]₂)在水系鋅離子電池正極材料方面的應用尚未見報道。碳納米管(CNTs)作為碳材料的成員之一，具有優異的導電性、高的電化學穩定性和較大的比表面積等優勢。將(VO)₃[Fe(CN)₆]₂與碳納米管復合，制備釩基普魯士藍類似物/碳納米管復合電極材料，可以克服材料在充放電過程中結構崩塌、導電性較差等問題，是設計開發高性能水系鋅離子電池正極材料的有效途徑。

發明內容

針對上述現有技術中存在的不足，本發明目的在于提供一種用于水系鋅離子電池正極的釩基普魯士藍類似物/碳納米管((VO)₃[Fe(CN)₆]₂/CNTs)復合材料的制備方法。

一種釩基普魯士藍類似物/碳納米管((VO)₃[Fe(CN)₆]₂/CNTs)復合材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)將碳納米管超聲分散于去離子水中，得到碳納米管(CNTs)分散液，稱為溶液a，其中所述碳納米管:去離子水的質量體積比為5～20mg:10～40mL，優選10mg:20mL；

(2)配制硫酸氧釩水溶液，稱為溶液b，其中所述硫酸氧釩:去離子水的質量體積比為81.5～326mg:5～20mL，優選163mg:10mL；

(3)按體積比為1:3，將溶液b加入到溶液a中，攪拌1.5h后得混合溶液；