[发明专利]一种碳负载钒酸钾的制备方法及其在钾离子电池中的应用

权利要求书

1.一种钒酸钾复合材料，其特征在于，所述复合材料为纳米球状结构的KVO_x@C，所述纳米球的粒径为100-300nm；所述KVO_x@C为负载型，其中C负载于KVO_x上；所述C的负载量为3％-10％；所述X的取值范围为1.5-2.5；

所述的钒酸钾复合材料的制备方法，包括如下步骤：

1)将钒源、碳源、还原剂加入溶剂中，形成混合溶液，混合溶液中，固含量/溶剂的质量浓度为15-35mg/ml；所述钒源、碳源、还原剂的摩尔比为1:0.9～1.1:0.9～1.1；

2)将步骤1)的混合溶液于70-95℃密闭搅拌反应5-8h；得到混合物溶液；混合物溶液继续搅拌4-8h，得到混合物前驱体；

3)将步骤2)得到的混合物前驱体真空干燥后，研磨成粉末，真空干燥温度为90-130℃；

4)将步骤3)的粉末在惰性气氛保护下经300-400℃预烧结3-6h，然后升温至700-800℃烧结6-10h，冷却、研磨得到中间产物VO_x@C；

5)配置钾离子的浓度为1.0-3.0mol/L的钾盐溶液；称取步骤4)所得固体VOx@C，其中VOx@C含量/钾盐溶液的质量浓度为10-20mg/ml；将所称取的固体加入上述钾盐溶液中，搅拌反应，离心、洗涤、干燥，得到所述钒酸钾复合材料；搅拌反应的温度为20-60℃，反应时间48-90h。

2.根据权利要求1所述的钒酸钾复合材料，其特征在于，

步骤1)所述的固含量/溶剂的质量浓度为20-30mg/ml；钒源、碳源、还原剂的摩尔比为1:1:1；

步骤2)所述的搅拌时间为5-6h；

步骤3)所述的真空干燥温度为100-120℃；真空干燥时间为8-12h；

步骤4)为300-400℃预烧结5h，700-800℃烧结8h；

步骤5)所述的钾盐溶液的浓度为1.5-2.0mol/L；

步骤5)的VOx@C含量/钾盐溶液的质量浓度为15mg/ml；

步骤5)所述的离心为：用去离子水和乙醇依次分别清洗2-5次，步骤5)所述的干燥为80-150℃温度下干燥8-18h。

3.根据权利要求1所述的钒酸钾复合材料，其特征在于，

步骤5)所述的搅拌反应时间为60-72h；

步骤5)所述的干燥温度为130℃，干燥时间为12h。

4.根据权利要求1所述的钒酸钾复合材料，其特征在于，

步骤1)中所述的钒源为磷酸钒、偏钒酸铵、五氧化二钒中的至少一种，碳源和还原剂独立的为柠檬酸、草酸、抗坏血酸、葡萄糖、蔗糖、果糖、聚乙二醇的一种或二种以上。

5.根据权利要求1所述的钒酸钾复合材料，其特征在于：步骤5)中所述的钾盐为氢氧化钾、草酸钾、硫酸钾、柠檬酸钾、硝酸钾、氟化钾、碳酸氢钾、碳酸钾中的一种或二种及以上。

6.根据权利要求1所述的钒酸钾复合材料，其特征在于，

步骤4)所述的惰性气氛为氩气或氮气。

7.权利要求1-6任一项所述钒酸钾复合材料在钾离子电池正极材料的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述钒酸钾复合材料作为钾离子电池正极材料的活性物质。

9.一种钾离子电池正极，其特征在于，所述钾离子电池正极包括权利要求1-6任一项所述的钒酸钾复合材料。

10.一种钾离子电池，其特征在于，包括权利要求9所述的钾离子电池正极。