[发明专利]一种自组装NaV6

说明书

本发明公开了一种自组装NaV₆O₁₅纳米片微球及其制备方法和应用。该制备方法，包括如下步骤：S1.将一定质量的钒氧化物和碳酸钠用水溶解得其混合溶液；S2.向步骤S1所得溶液中加入一定质量的十六烷基三甲基溴化铵，搅拌一段时间，冷却至室温；S3.向步骤S2所得溶液中加入一定质量的H₂O₂，搅拌，然后加入一定质量的盐酸，将溶液调整至pH为1‑3，并保持搅拌；S4.将步骤S3所得溶液进行水热反应，收集反应沉淀，并进行多次洗涤，得到固体沉淀物；S5.将步骤S4所得的固体沉淀物烘干，然后在空气中煅烧，即得自组装NaV₆O₁₅纳米片微球。该制备方法简单，通过该方法制备出的自组装NaV₆O₁₅纳米片微球结晶度非常好，具有良好的循环稳定性和放电比容量，可作为钠离子正极材料的应用。

技术领域

本发明涉及纳米材料与电化学技术领域，尤其涉及一种自组装NaV₆O₁₅纳米片微球及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，锂成本问题和全球分布不均的锂资源阻碍了其大规模储能领域的进一步应用。与锂相比，钠化学性质相似，并且钠资源的丰富性、广谱性和低成本性，使得钠离子电池被认为是大型储能系统的理想选择。钠离子电池的发展对于有效缓解环境污染问题、保障国家能源安全以及满足人们不断增长的生活需求有着非常深远的意义。

与锂离子电池相比，钠离子电池具有的优势有：(1)钠盐原材料储量丰富，价格低廉，采用铁锰镍基正极材料相比较锂离子电池三元正极材料，原料成本降低一半；(2)由于钠盐特性，允许使用低浓度电解液(同样浓度电解液，钠盐电导率高于锂电解液20％左右)降低成本；(3)钠离子不与铝形成合金，负极可采用铝箔作为集流体，可以进一步降低成本8％左右，降低重量10％左右；(4)由于钠离子电池无过放电特性，允许钠离子电池放电到零伏。钠离子电池能量密度大于100Wh/kg，可与磷酸铁锂电池相媲美，但是其成本优势明显，有望在大规模储能中取代传统铅酸电池。

现有技术中的制备出的NaV₆O₁₅材料，不能同时满足良好的循环稳定性和优异的电化学存储容量，为满足钠离子电池的大批量生产需求，材料的电化学存储性能和循环稳定性需进一步提高，因此需要寻求新的制备方法来提高NaV₆O₁₅材料的电化学性能。

发明内容

本发明的目的在于进一步提高钠离子电池的容量与循环稳定性，针对现有技术，提出一种制备工艺简单、电化学性能好的自组装NaV₆O₁₅纳米片微球及其制备方法，该自组装NaV₆O₁₅纳米片微球作为钠离子电池正极活性材料的应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种自组装NaV₆O₁₅纳米片微球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.将一定质量的钒氧化物和碳酸钠用水溶解得其混合溶液；

S2.向步骤S1所得溶液中加入一定质量的十六烷基三甲基溴化铵，搅拌一段时间，然后冷却至室温；

S3.向步骤S2所得溶液中加入一定质量的H₂O₂，搅拌一段时间，然后加入一定质量的盐酸，将溶液调整至pH为1-3，并保持搅拌；

S4.将步骤S3所得溶液进行水热反应，收集反应沉淀物；

S5.将步骤S4所得的固体沉淀物烘干，然后在空气中煅烧，即得NaV₆O₁₅纳米片微球。