[发明专利]一种水系钙离子电池正极活性材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种水系钙离子电池正极活性材料，其特征在于，该正极活性材料为纳米线或纳米带状的钒酸钾；所述钒酸钾为K₂V₆O₁₆·nH₂O，其中0≤n≤2.7。

2.根据权利要求1所述的一种水系钙离子电池正极活性材料，其特征在于，所述纳米线或纳米带的长度为0.5μm～1.5μm，宽度为70nm～100nm。

3.如权利要求1～2任意一项权利要求所述的一种水系钙离子电池正极活性材料的制备方法，其特征在于，该制备方法按以下步骤进行：

一、将偏钒酸铵加入到去离子水中，搅拌至其完全溶解，得到淡黄色溶液，然后加入氯化钾，继续搅拌至其完全溶解，得到混合溶液；

二、调节步骤一得到的混合溶液的pH值至2～4，然后转移至反应釜中进行水热反应，反应结束后自然冷却至室温，得到褐绿色产物；

三、将步骤二得到的褐绿色产物进行离心洗涤，然后冷冻干燥，得到纳米线或纳米带状的钒酸钾。

4.根据权利要求3所述的一种水系钙离子电池正极活性材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述偏钒酸铵与氯化钾的摩尔比为(2～4):1；步骤一中所述偏钒酸铵的质量与去离子水的体积的比为(0.25～0.45)g：30mL。

5.根据权利要求3所述的一种水系钙离子电池正极活性材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述搅拌溶解过程在60～80℃下进行。

6.根据权利要求3所述的一种水系钙离子电池正极活性材料的制备方法，其特征在于，步骤二中所述水热反应参数为：温度为170～190℃，时间为20h～24h。

7.根据权利要求3所述的一种水系钙离子电池正极活性材料的制备方法，其特征在于，步骤三中所述冷冻干燥参数为：温度为-40～-60℃，时间为20h～24h。

8.如权利要求1～2任意一项权利要求所述的一种水系钙离子电池正极活性材料的应用，其特征在于，将水系钙离子电池正极活性材料作为钙离子电池正极材料的组成物应用在钙离子电池中。

9.根据权利要求8所述的一种水系钙离子电池正极活性材料的应用，其特征在于，所述钙离子电池正极材料由集流体材料和涂覆于集流体材料表面的复合导电材料构成；所述复合导电材料按质量分数由70％～90％的水系钙离子电池正极活性材料、5％～15％的导电剂和5％～15％的粘结剂混合而成。

10.根据权利要求9所述的一种水系钙离子电池正极活性材料的应用，其特征在于，所述集流体材料为铜、铝、泡沫镍或碳纸；所述导电剂为导电炭黑、乙炔黑、碳纳米管、石墨烯或活性炭；所述粘结剂为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、羟甲基纤维素钠或丁苯橡胶。