[發(fā)明專利]一種用于水系鋅離子電池的V2 在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202210592287.6 | 申請(qǐng)日： | 2022-05-27 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN114864920A | 公開（公告）日： | 2022-08-05 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 姚衛(wèi)棠;陳祥杰;孔清泉;安旭光;吳小強(qiáng);張靖 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 成都大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | H01M4/48 | 分類號(hào)： | H01M4/48;H01M4/62;H01M10/36 |
| 代理公司： | 西安正華恒遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61271 | 代理人： | 陳選中 |
| 地址： | 610106*** | 國省代碼： | 四川;51 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 用于 水系 離子 電池 base sub | ||
本發(fā)明公開了一種用于水系鋅離子電池的V2O3@C正極材料及其制備方法，該制備方法以偏釩酸銨和鹽酸多巴胺為原料，通過簡單的一步水熱法和煅燒工藝制備了V2O3@C正極材料。該V2O3@C正極材料可以改善水系鋅離子電池的一系列電化學(xué)性能，尤其是容量和循環(huán)穩(wěn)定性。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于水系鋅離子電池正極材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種用于水系鋅離子電池的V2O3@C正極材料及其制備方法。
背景技術(shù)
隨著工業(yè)發(fā)展和科技進(jìn)步，社會(huì)的發(fā)展越來越離不開如石油、天然氣等能源。隨著世界各國進(jìn)入現(xiàn)代化，環(huán)境問題和能源問題被推上了風(fēng)口浪尖。尋找和發(fā)展可持續(xù)能源成為當(dāng)今必要的趨勢(shì)。在這方面，電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)的使用可以實(shí)現(xiàn)具有成本效益的電荷存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)長時(shí)間的運(yùn)行，從而緩解不可再生資源的利用。目前，鋰離子電池由于其高質(zhì)量能量密度和良好的可循環(huán)性而被認(rèn)為是儲(chǔ)能應(yīng)用的領(lǐng)先技術(shù)，并且已經(jīng)被廣泛用于手機(jī)、筆記本電腦以及新能源汽車等作為高精尖設(shè)備的儲(chǔ)能裝置。然而，由于全球豐度分布不均勻，并且鋰鈷資源的短缺，因此需要對(duì)與電化學(xué)大儲(chǔ)能相關(guān)的全球儲(chǔ)量進(jìn)行更智能的管理。因此，有必要探索用于其他儲(chǔ)能應(yīng)用的替代電化學(xué)系統(tǒng)。
如鈉離子電池、鉀離子電池、鎂離子電池、鋅離子電池和鋁離子電池在內(nèi)的各種電池系統(tǒng)已被廣泛研究。在這些新型二次電池中，由鋅金屬負(fù)極、溫和的中性電解質(zhì)和容納鋅離子客體的主體正極組成的水系鋅離子電池逐漸受到越來越多的關(guān)注。地殼中鋅的豐度為79ppm，在世界金屬產(chǎn)量中排名第四，因此鋅的市場價(jià)格較低。鋅金屬負(fù)極具有良好的導(dǎo)電性、高體積能量密度、高理論容量和相對(duì)較低的氧化還原電位，這更適合于水溶液。此外，多價(jià)鋅離子可以轉(zhuǎn)移兩個(gè)電子，比單價(jià)電池有更多的能量存儲(chǔ)。同時(shí)，鋅離子的離子半徑為小于鈉離子接近鋰離子總之，鋅具有成本低、毒性低、資源豐富、易于回收利用以及環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。
近年來關(guān)于水系鋅離子電池正極的報(bào)道量持續(xù)快速增長，報(bào)道的正極主要包括以下四類：錳(Mn)基正極、釩(V)基正極、普魯士藍(lán)類似物和有機(jī)物。然而，在初步階段，研究學(xué)者主要關(guān)注錳基正極，直到最近兩年，釩基正極作為水系鋅離子電池的正極材料才被廣泛研究。以V2O5為代表的釩基材料具有類似石墨烯的層狀結(jié)構(gòu)，在充放電過程中發(fā)生離子的嵌入與脫出反應(yīng)，并伴隨水的參與從而形成新相。釩基材料因其在充放電時(shí)具有V4+、V3+等多價(jià)態(tài)的變化而表現(xiàn)出良好的電化學(xué)性能。然而，釩基材料也具有一些不可避免的缺點(diǎn)，其在循環(huán)過程中結(jié)構(gòu)會(huì)慢慢崩塌，造成容量不斷衰減。并且，釩基材料的導(dǎo)電性與其他材料相比較低。因此，需投入更多的研究來針對(duì)釩基材料的缺點(diǎn)來改性，從而實(shí)現(xiàn)更高效的水系鋅離子電池正極。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于水系鋅離子電池的V2O3@C正極材料及其制備方法，可以改善水系鋅離子電池的一系列電化學(xué)性能，尤其是容量和循環(huán)穩(wěn)定性。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于水系鋅離子電池的V2O3@C正極材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)V2O5的合成
將偏釩酸銨的乙醇溶液調(diào)節(jié)pH值后進(jìn)行加熱反應(yīng)，制得前驅(qū)體，將前驅(qū)體煅燒后，制得V2O5納米顆粒；將V2O5納米顆粒溶解于去離子水中制備得到V2O5的水溶液；
(2)V2O3@C的合成
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