[发明专利]一种NH4V3O8 纳米棒的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子二次电池正极材料的制备方法，具体涉及一种NH₄V₃O₈纳米棒的制备方法。

背景技术

锂离子二次电池具有电压高、比能量大、循环寿命长、放电性能稳定、安全性好、无污染和工作温度范围宽等优点，具有广泛的应用前景，成为近年来的研究热点。

钒为一种过渡元素中的多价金属元素，它既可以与氧形成多种氧化物，也可以同其他阳离子与氧一起形成复合氧化物，它们一般都具有嵌锂能力，可以作为锂离子电池正极材料，如V₂O₅，LiV₃O₈等。NH₄V₃O₈是在LiV₃O₈的研究基础上发现的一种新型嵌锂材料，它与LiV₃O₈都是层状结构，属于单斜晶系的P21/m空间群。在NH₄V₃O₈结构中，V₃O₈^‐层沿着c轴紧密连接起来，NH₄⁺则处于其层间，可以稳定其结构，并具有一定的嵌锂能力，可以作为一种锂离子电池正极材料。此外，NH₄V₃O₈还因其独特的结构和电输运特性，有望用于传感器材料[高倩，麦立强，徐林，等.钒氧化物一维纳米材料的构筑和电输运性能[J].中国科技论文在线，2010，5（4）：323‐331]。

目前制备NH₄V₃O₈的方法主要有：沉淀法和水热法。Heai-KuPark等采用沉淀法制备了宽约60nm的NH₄V₃O₈纳米棒，在10mA/g的电流密度和1.8-4.0V的电压范围内，其初始放电容量可达到210mAh/g[Heai-KuPark,Guntae Kin.Ammonium hexavanadate nanorods prepared by homogeneous precipitation using urea as cathodes for lithium batteries[J].Solid State Ionics,2010,181:311-314.]。Haiyan Wang等以NH₄VO₃为原料，以十二烷基磺酸钠作为表面活性剂，采用水热法制得了厚度约为150nm的片状NH₄V₃O₈·0.2H₂O，在15mA/g的电流密度和1.8-4.0V的电压范围内，其初始放电容量为225.9mAh/g，经30次循环后容量保持在209.4mAh/g[Haiyan Wang,Kelong Huang,Suqin Liu,et al.Electrochemical property of NH₄V₃O₈·0.2H₂O flakes prepared by surfactant assisted hydrothermal method[J].Journal of Power Source,2011,196:788-792.]。G.S.Zakharova等以NH₄VO₃和乙酸为原料，采用水热法制备了各种形貌的NH₄V₃O₈（如梭状，花状和带状等）[G.S.Zakharova,Ch.Taschner,T.Kolb,et al.Morphology controlled NH₄V₃O₈microcrystals by hydrothermal synthesis[J].Dalton Transactions,2013,42:4897-4902.]。