[发明专利]一种三维自支撑的高比能钴酸钒锂负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种三维自支撑的高比能钴酸钒锂负极材料及其制备方法，其特征在于，以LiCl、VCl₃和CoCl₂作为原料供体，采用一步水热法，在三维多孔导电骨架上构建三维Li_2xV_1-xCo₂O₄纳米片阵列。

2.根据权利要求1所述的一种三维自支撑的高比能钴酸钒锂负极材料的制备方法，其特征在于，所述的三维Li_2xV_1-xCo₂O₄纳米片阵列合成具体步骤如下：合成含有Co²⁺, V³⁺和Li⁺的混合溶液，将三维多孔导电骨架放入该混合溶液中，经过一步水热后，取出该三维多孔导电骨架，使用去离子水冲洗表面，除去可溶性盐，放置于烘箱中干燥备用；

所用三维多孔导电骨架为导电材料，选自金属和碳材料中的任意一种或几种。

3.根据权利要求2所述的一种三维自支撑的高比能钴酸钒锂负极材料的制备方法，其特征在于，所述的混合溶液包括LiOH, LiCl和LiNO₃中的一种或几种，还包括CoCl₂, Co(NO₃)₂和CoSO₄中的一种或几种，还包括VCl₃和V₂(SO₄)₃中的一种或几种，以及其中Co和V离子摩尔数比为（1-3）：1。

4.根据权利要求3所述的一种三维自支撑的高比能钴酸钒锂负极材料的制备方法，其特征在于，所述的Co和V离子摩尔数比为1:1或1:3。

5.根据权利要求2所述的一种三维自支撑的高比能钴酸钒锂负极材料的制备方法，其特征在于，所述的一步水热过程中温度为100 ~ 200 ℃，升温速率为5 - 10度/min，保温时间为5 - 16 h。

6.根据权利要求5所述的一种三维自支撑的高比能钴酸钒锂负极材料的制备方法，其特征在于，所述的一步水热过程中，水热温度为100℃、120℃、150℃和200℃；升温速率为5度/min和10度/min；保温时间为5h、8h、12h和16h。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种三维自支撑的高比能钴酸钒锂负极材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法以LiCl、VCl₃和CoCl₂作为原料供体，采用一步水热法，在三维多孔导电骨架上构建三维Li_2xV_1-xCo₂O₄纳米片阵列，包括如下步骤：

1）制备含有Co²⁺, V³⁺和Li⁺的混合溶液：称量LiCl、VCl₃和CoCl₂，Co:V摩尔比为1:1，依次加入到去离子水中，充分搅拌至澄清溶液，倒入聚四氟乙烯反应釜中；

2）水热：将三维多孔导电骨架放入到混合溶液中，随后放置反应釜于鼓风干燥箱，加热进行水热反应，水热过程中升温速率为5度/min，升温至100℃后保温5h；

3）清洗：水热结束后，等待反应釜自然冷却，取出三维多孔导电骨架，使用去离子水冲洗表面，除去可溶的氯盐。