[发明专利]一种碳包覆五氧化二钒正极材料及其制备方法及在锂电池中的应用

权利要求书

1.一种碳包覆五氧化二钒正极材料，其特征在于：所述正极材料具有夹心结构，所述夹心结构的外包覆层为氮掺杂的碳材料，所述夹心结构的内部夹心材料为石墨烯泡沫和五氧化二钒，所述五氧化二钒生长在石墨烯泡沫上。

2.根据权利要求1所述的一种碳包覆五氧化二钒正极材料，其特征在于：所述正极材料的碳含量为10～50wt%，氮元素含量为0.01～5wt%，钒元素含量为5～50 wt%，其余为氧元素含量。

3.一种权利要求1或2所述的碳包覆五氧化二钒正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、在石墨烯泡沫基底上水热生长三维纳米片结构的二硫化钒，在空气中退火烧结后，在石墨烯泡沫基底上制得三维纳米片结构的五氧化二钒；

步骤二、将表面生长有五氧化二钒的石墨烯泡沫碾磨成粉体颗粒后置于盐酸多巴胺-三羟甲基氨基甲烷溶液中，混合搅拌均匀，搅拌条件下10～35℃反应10～48 h在五氧化二钒表面负载聚多巴胺，离心分离得到沉淀物，将沉淀物烘干后置于管式炉中惰性气氛下进行高温退火，得到碳包覆五氧化二钒正极材料。

4.根据权利要求3所述的一种碳包覆五氧化二钒正极材料的制备方法，其特征在于：步骤一中，石墨烯泡沫的质量为2～20 mg。

5.根据权利要求3所述的一种碳包覆五氧化二钒正极材料的制备方法，其特征在于：步骤一中，水热生长三维纳米片结构的二硫化钒的前驱体溶液为硫代乙酰胺与偏钒酸铵的混合溶液，其中硫代乙酰胺浓度为20～50 mg/ml，偏钒酸铵浓度为30～60 mg/ml。

6.根据权利要求3所述的一种碳包覆五氧化二钒正极材料的制备方法，其特征在于：步骤一中，水热生长的温度为120~180℃，时间为12～24 h。

7.根据权利要求3所述的碳包覆五氧化二钒正极材料的制备方法，其特征在于：步骤一中，退火温度为100～500℃，退火时间为1～5 h。

8.根据权利要求3所述的碳包覆五氧化二钒正极材料的制备方法，其特征在于：步骤二中，盐酸多巴胺溶液浓度为1～5 mg/ml，三羟甲基氨基甲烷溶液的浓度为1.21 mg/ml。

9.根据权利要求3所述的碳包覆五氧化二钒正极材料的制备方法，其特征在于：步骤二中，高温退火的温度为500～1000℃，高温退火时间为1～5 h。

10.一种权利要求1或2所述的碳包覆五氧化二钒正极材料在锂电池中的应用。