[发明专利]含水V3

说明书

本发明属于锌离子电池材料技术领域，公开了含水Vsubgt;3/subgt;Osubgt;7/subgt;‑石墨烯正极材料，其化学通式表示为nVsubgt;3/subgt;Osubgt;7/subgt;‑(1‑n)Vsubgt;3/subgt;Osubgt;7/subgt;·Hsubgt;2/subgt;O‑rGO，其中0.1≤n≤0.9。制备方法包括以下步骤：将偏钒酸盐溶于还原性有机溶剂中，然后加入石墨烯，得到反应浆料；调节反应浆料的pH值为1~4，进行溶剂热反应，得到中间产物；在保护性气氛中煅烧中间产物，得到含水Vsubgt;3/subgt;Osubgt;7/subgt;‑石墨烯正极材料。本发明制备含水Vsubgt;3/subgt;Osubgt;7/subgt;‑石墨烯正极材料的方法简单、易操作，没有繁杂的控制过程和工艺流程。含水Vsubgt;3/subgt;Osubgt;7/subgt;‑石墨烯正极材料可应用到锌离子电池中并确保电池的循环性能和容量保持率。

技术领域

本发明属于锌离子电池材料技术领域，具体涉及锌离子电池的钒基正极材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着储能技术的发展，新型金属离子电池，包括钠离子电池、钾离子电池、镁离子电池、钙离子电池、锌离子电池、铝离子电池等受到了研究者的广泛关注。其中，锌离子电池由于其低成本和高安全性而被认为是大规模储能的有前途的候选者。然而，缺乏具有相当大的比容量和良好的耐久性的合适的正极材料阻碍了电池的实际应用。钒基正极材料表现出较高的比容量和优异的倍率性能，也受到研究者的广泛关注。专利文献US104761114B公开了水性可再充电锌离子电池，包含V₃O₇·H₂O-石墨烯复合物的阴极，通过水热法制备H₂V₃O₈NW和H₂V₃O₈NW /石墨烯复合材料。在典型的合成中，将V₂O₅粉末（0.364 g）添加到去离子水（20 mL）中，并将混合物剧烈搅拌。然后，将H₂O₂（4mL）加入到溶液中，将其不断搅拌另外2小时。随后，在剧烈搅拌下将20mL GO溶液添加至14mL的混合物中，随后超声处理6h。最后，将溶液转移至50mL高压釜中，并在200℃的烘箱中保持5天。将产物用乙醇和去离子水洗涤几次，然后在60℃下干燥以获得H₂V₃O₈NW /石墨烯复合材料。然而该专利文献公开的V₃O₇·H₂O-石墨烯复合物的制备方法较为繁杂。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种含水V₃O₇-石墨烯正极材料及其制备方法和应用。

以下是本发明的具体技术方案。

首先，本发明提供一种含水V₃O₇-石墨烯正极材料，所述正极材料的化学通式表示为nV₃O₇-(1-n)V₃O₇·H₂O-rGO，其中0.1≤n≤0.9。

其次，本发明提供上述含水V₃O₇-石墨烯正极材料的制备方法，包括以下步骤：

将偏钒酸盐溶于还原性有机溶剂中，然后加入石墨烯，得到反应浆料；

调节反应浆料的pH值为1~4，进行溶剂热反应，得到中间产物；

在保护性气氛中煅烧中间产物，得到含水V₃O₇-石墨烯正极材料。

在进一步的优选方案中，所述偏钒酸盐为偏钒酸铵、偏钒酸钠、偏钒酸钾中的至少一种；所述还原性有机溶剂为乙醇、甲醇、乙二醇、丙酮中的至少一种。