一种钒基正极材料及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115472815A(43)申请公布日2022.12.13(21)申请号202211162053.4B82Y30/00(2011.01)(22)申请日2022.09.23B82Y40/00(2011.01)(71)申请人天津大学地址300350天津市津南区海河教育园雅观路135号天津大学北洋园校区(72)发明人杨德安郭靖栋陈昊(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201专利代理师王丽(51)Int.Cl.H01M4/48(2010.01)H01M4/60(2006.01)H01M4/62(2006.01)H01M4/04(2006.01)H01M10/36(2010.01)权利要求书1页说明书6页附图5页(54)发明名称一种钒基正极材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明涉一种钒基正极材料及其制备方法和应用；将五氧化二钒、过氧化氢溶液和镍无机盐加入到去离子水中搅拌，之后将其进行高压水热反应数小时后自然冷却得到钒酸镍；将钒酸镍离心清洗、真空干燥后于马弗炉中进行煅烧处理得到无水钒酸镍；将所得无水钒酸镍分散在去离子水中，在搅拌条件下滴加1,2,4,5‑苯四胺四盐酸盐溶液和氨水，之后将其加热至设定温度进行反应，反应完毕后，自然冷却至室温，将产物离心清洗、真空干燥后，得到钒基正极材料NixV2O5·BTAy。制备方法操作性强、环境友好；由该正极组装的锌离子电池在5A/g大电流密度下具有优异的循环稳定性，循环1000次之后放电比容量最高可保持在231.9mAh/g。CN115472815ACN115472815A权利要求书1/1页1.一种锌离子电池钒基正极材料，其特征在于，它的分子式为NixV2O5·BTAy,其中，x为0.13～0.17，y为0.16～0.25，BTA为1,2,4,5‑苯四胺。2.权利要求1的一种锌离子电池钒基正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将五氧化二钒、过氧化氢溶液和六水合硝酸镍分散和溶解于去离子水中，在30～50℃下搅拌均匀后转移至高压反应釜中进行水热反应，反应结束后，自然冷却至室温得到钒酸镍；2)将步骤1)所得钒酸镍离心清洗、真空干燥后转移至马弗炉中煅烧，得到无水钒酸镍；3)将步骤2)所得无水钒酸镍分散在去离子水中，同时将1,2,4,5‑苯四胺四盐酸盐溶解在去离子水中，之后在搅拌条件下将1,2,4,5‑苯四胺四盐酸盐溶液滴加到无水钒酸镍分散液中；待搅拌均匀后滴加氨水溶液，之后将其转至水浴锅中磁力搅拌并加热至30～80℃进行反应，反应完毕后，自然冷却至室温，然后将产物离心清洗、真空干燥后，得到钒基正极材料。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，五氧化二钒、过氧化氢、六水合硝酸镍与去离子水的质量比为1：4.27～4.44：0.16～0.32：80～120。4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，过氧化氢溶液质量分数为25％～35％。5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，在30～50℃的搅拌温度下，搅拌时间为10～60min；水热反应温度为180～220℃，反应时间为24～72h。6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，清洗溶剂为去离子水和无水乙醇，各离心清洗3次；真空干燥温度为40～80℃，干燥时间为6～24h；煅烧温度为200～400℃，煅烧时间为1～3h，从室温升温到所述煅烧温度的升温速率为0.5～2℃/min。7.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，1,2,4,5‑苯四胺四盐酸盐、步骤2)所得无水钒酸镍与氨水的质量比为1：3.4～6.6：0.14～0.23。8.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，氨水溶液质量分数为25％～32％。9.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，在30～80℃的设定温度下，磁力搅拌转速为100～300r/min，反应时间为6～24h，自然冷却是指随水浴锅自然降温；清洗溶剂为去离子水和丙酮，各离心清洗3次；真空干燥温度为40～80℃，干燥时间为6～24h。10.权利要求1的一种锌离子电池钒基正极材料在锌离子电池中的应用。2CN115472815A说明书1/6页一种钒基正极材料及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明涉及电池材料技术领域，具体涉及一种NixV2O5·BTAy钒基正极材料的制备方法和应用。背景技术[0002]在各种储能系统中，具有高能量密度和长循环寿命的锂离子电池主导了便携式电子产品的市场。然而，有限的锂资源、高成本、复杂的制造工艺以及易燃有机电解质带来的安全隐患推动了研究者们设计其他可替代的储能电池。其中，受益于锌金属负极的低成本、高安全性、环境友好性和高能量/