[发明专利]一种钒酸钴化合物及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了钒酸钴化合物，所述的钒酸钴化合物的分子式为CoV₂O₆。以及其制备方法，包括如下步骤：分别称取偏钒酸铵、六水合硝酸钴和2,2‑联吡啶备用；将六水合硝酸钴放置于烧杯中，加入去离子水搅拌均匀，在加入称取的2,2‑联吡啶和偏钒酸铵搅拌，得到混合溶液；将H₃BO₃加入到上述混合溶液中调节pH，然后加热；降温、超声、烘干、收集，得到产物；将产物在空气下煅烧，得到所述的钒酸钴化合物。本发明的钒酸钴化合物以2,2‑联吡啶为模板制备而成，具有较低的成本，环境友好，较高的放电容量以及较高的安全性；作为电极材料，相比单金属氧化物,异金属氧化物均提高了电化学性能。

技术领域

本发明属于电池材料技术领域，具体地说，涉及一种钒酸钴化合物及其制备方法与应用。

背景技术

能源是我们赖以生存的根本，也是人类社会快速发展的源动力。锂电池作为21世纪的新能源，广泛应用于电子元件、医疗器械、家用电器等不同领域。目前，产业化的锂离子电池负极主要采用的为石墨类碳负极，最大理论容量只有372mAh/g。因此，我们迫切寻找新的能源材料替代传统石墨，提升锂离子电池的电化学性能。

过渡金属氧化物吸引了越来越多的关注，因为其作为负极材料适用于锂离子电池，具有较低的成本，环境友好，较高的理论以及安全性等优点。然而，它们在实际应用中存在稳定性差，体积变化大，容量衰减大等问题。相比于单相氧化物，混合金属氧化物可以协同提高电化学性能包括电子/离子电导率、可逆容量、机械稳定性。

其中钒酸盐类，如Co(VO₃)₂，Co₂V₂O₇，LiNiVO₄，RVO₄(R＝In，Cr，Fe，Al)作为电化学性能测试的材料，结果显示α-Co(VO₃)₂只有17％的不可逆容量。钒酸钴是一种化学稳定性优良、耐热性及结晶性能良好的无机化合物，具有良好的光学、电化学及催化特性，在光学器件、锂离子电池、电化学传感器及催化剂领域具有很好的应用前景，引起了人们的广泛研究兴趣，根据材料中Co、V、O比例不同，可以得到多种具有不同组成、结构的钒酸钴材料，我国为世界第五大钒资源国，有丰富的钒矿资源。

鉴于以上原因，特提出本发明。

发明内容

为了解决现有技术存在的以上问题，本发明的第一目的提供了一种钒酸钴化合物，所述的钒酸钴化合物的分子式为CoV₂O₆。

本发明的第二目的提供了一种所述的钒酸钴化合物的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：

(1)分别称取纯度均大于99.9％的偏钒酸铵、六水合硝酸钴和2,2-联吡啶备用；

(2)将六水合硝酸钴放置于烧杯中，加入去离子水搅拌8-12分钟，形成均匀溶液，再加入称取的2,2-联吡啶和偏钒酸铵搅拌25-35分钟，得到混合溶液；

(3)将H₃BO₃加入到上述混合溶液中调节pH为4-6，然后将溶液移至水热反应釜中加热；

(4)自然降温至室温，然后超声、烘干、收集，得到产物；

(5)将产物在空气下煅烧，得到所述的钒酸钴化合物。

本发明的钒酸钴化合物是以2,2-联吡啶为模板制备的钒基化合物，其作为锂离子负极材料显示出了良好的放电容量、展示了优秀的循环性能。

本发明的以2,2-联吡啶为模板制备钒酸钴，具有较低的成本，环境友好，较高的放电容量以及安全性能等优点，相比单相氧化物，混合金属氧化物可以提高电化学性能，包括电子/离子电导率、可逆容量、机械稳定性较好。