[发明专利]一种金属离子、水分子共掺杂的钒基材料及其制备方法

权利要求书

1.一种金属离子、水分子共掺杂的钒基材料，其特征在于，通过以下方法制备：

（1）将V₂O₅、H₂O₂和H₂O混合均匀，充分搅拌后加入金属盐并溶解得目标溶液；

（2）步骤（1）中的目标溶液在150~220℃下水热反应12~72h，反应结束后，生成物离心洗涤处理，60~100℃真空环境中干燥备用；

（3）对步骤（2）中真空干燥后的固体进行研磨，研磨后转移至马弗炉中进行高温热处理，制得金属离子、水分子共掺杂的钒基材料。

2.根据权利要求1所述的金属离子、水分子共掺杂的钒基材料，其特征在于，步骤（1）中目标溶液中V₂O₅浓度为0.005～0.02g/mL，H₂O₂的浓度为50～200mL/L，加入的H₂O₂浓度为28~30%。

3.根据权利要求1所述的金属离子、水分子共掺杂的钒基材料，其特征在于，步骤（1）混合和搅拌时将容器密封。

4.根据权利要求1所述的金属离子、水分子共掺杂的钒基材料，其特征在于，所述的金属盐为镍盐和/或钴盐，金属离子与V元素的摩尔比为1：0.05~0.4。

5.根据权利要求4所述的金属离子、水分子共掺杂的钒基材料，其特征在于，所述的镍盐为NiSO₄、Ni(NO₃)₂•6H₂O、NiCl₂中的一种；所述的钴盐为Co(NO₃)₂•6H₂O、CoSO₄、CoCl₂中的一种。

6.根据权利要求4所述的金属离子、水分子共掺杂的钒基材料，其特征在于，所述的金属盐为镍盐和钴盐。

7.根据权利要求1所述的金属离子、水分子共掺杂的钒基材料，其特征在于，步骤（3）中高温热处理温度为200℃～300℃，升温速率为1℃～3℃/min，保温时间为60min～180min。

8.一种权利要求1~7任一项所述的金属离子、水分子共掺杂的钒基材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将V₂O₅、H₂O₂和H₂O混合均匀，充分搅拌后加入金属盐并溶解得目标溶液；

（2）步骤（1）中的目标溶液在150~220℃下水热反应12~72h，反应结束后，生成物离心洗涤处理，60~100℃真空环境中干燥备用；

（3）对步骤（2）中真空干燥后的固体进行研磨，研磨后转移至马弗炉中进行高温热处理，制得金属离子、水分子共掺杂的钒基材料。

9.一种权利要求1~7任一项所述的金属离子、水分子共掺杂的钒基材料在锌离子电池中的应用，其特征在于，所述的金属离子、水分子共掺杂的钒基材料为锌离子电池正极材料。

10.根据权利要求9所述的属离子、水分子共掺杂的钒基材料在锌离子电池中的应用，其特征在于，锌离子电池的制备方法包括以下步骤：

（1）正极电极片的制备：将金属离子、水分子共掺杂的钒基材料与导电剂、粘结剂在NMP溶剂中研磨，使其均匀混合得电极浆料，混合的电极浆料涂布在集流体上，真空干燥12～24h，冲裁为合适电极片大小；金属离子、水分子共掺杂的钒基材料、导电剂、粘结剂的质量比为7:2:1；正极电极片上活性物质质量为1~3mg；

（2）锌离子电池的组装：以步骤（1）中的电极片为正极、与正极电极片相同大小的锌金属片为负极、ZnSO₄水溶液为电解液、玻璃纤维作为隔膜，组装水系纽扣锌离子电池；所述的电解液中ZnSO₄的浓度为1~3mol/L。