CN101381102A - 具有方形截面的vo2(b)纳米棒、制备及其在锂电池中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有方形截面的VO2(B)纳米棒、制备及其在锂电池中的应用；纳米棒为具有很规则的方形截面的VO2B相纳米棒；制备方法为：将五氧化二钒粉末与三氧化二钒粉末配料，加入去离子水和乙醇搅拌均匀后，于不锈钢反应釜中，水热反应、水洗过滤、烘干，即得到具有方形截面的VO2(B)纳米棒；该VO2(B)纳米棒用于锂电池中。本发明制备方法操作简便、成本低、纯度高、性能优异，可以大量合成；并应用为锂电池正极，显著提高锂电池的比容量；具有极高的经济价值。
Description
技术领域
本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种具有方形截面的VO2(B)纳米棒、制备及其在锂电池中的应用。
背景技术
自上世纪锂电池开发成功以来，锂电池已经得到了广泛的应用，但是要得到循环性能好，比容量高，大电流冲放电性能好的锂电池正极材料一直以来是科学家的研究重点。现在工业上常用的正极材料，如LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2，他们的容量都不高，只有120mAh/g左右。随着纳米材料的兴起，一维纳米结构钒氧化物被认为是一种很有前景的正极材料，据已有文献报道，他们的比容量一般都在300～400mAh/g之间，但是目前一维结构纳米钒氧化物制备方法较复杂，性能各异，此外，目前还未有制备具有方形截面的VO2(B)纳米棒的相关专利报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有方形截面的VO2(B)纳米棒、制备及其在锂电池中的应用；纳米棒为具有很规则的方形截面的VO2 B相纳米棒；操作简便、成本低、纯度高、性能优异，可以大量合成；并应用为锂电池正极，显著提高锂电池的比容量；具有极高的经济价值。
本发明的具有方形截面的VO2(B)纳米棒，为VO2 B相纳米棒；具有很规则的方形截面(如图1)，其截面大小为(30～50)×(100～150)nm。
本发明的具有方形截面的VO2(B)纳米棒的制备方法为：将五氧化二钒粉末、三氧化二钒粉末按摩尔比5∶1配料，加入适量去离子水和乙醇(1mol五氧化二钒用75～85L水和15～25L乙醇)，用磁力搅拌器充分搅拌均匀后将其转入聚四氟乙烯衬底的不锈钢反应釜中，于170～190℃水热反应2～4天，水洗过滤2～3次，50～60℃烘干4～5小时，即得到具有方形截面的VO2(B)纳米棒。
本发明的具有方形截面的VO2(B)纳米棒用于锂电池中。
本发明的显著优点是：本发明的纳米棒为具有很规则的方形截面的VO2 B相纳米棒；制备方法操作简便、成本低、纯度高、性能优异，可以大量合成；用此VO2(B)纳米棒作锂电池正极得到的锂电池具有很高的比容量(如图2)，在电流密度为0.02Ag-1时首次冲放电容量达到了605mAh/g；具有显著的经济价值。
附图说明
图1是本发明VO2(B)纳米棒样品的SEM图。
图2是VO2(B)纳米棒电极在电流密度为0.02Ag-1下的充放电曲线图；其中纵坐标表示放电电压；横坐标表示比容量。
具体实施方式
将五氧化二钒粉末、三氧化二钒粉末按摩尔比5∶1配料，加入适量去离子水和乙醇(1mol五氧化二钒用75～85L水和15～25L乙醇)，用磁力搅拌器充分搅拌均匀后将其转入聚四氟乙烯衬底的不锈钢反应釜中，于170～190℃水热反应2～4天，水洗过滤2～3次，50～60℃烘干4～5小时，即得到具有方形截面的VO2(B)纳米棒。
VO2(B)纳米棒在锂电池中的应用：所述锂电池的组装：按质量比VO2(B)纳米棒∶乙炔黑∶聚四氟乙烯＝60∶30∶10混合研磨后均匀地涂在圆形铝片上做正极，负极材料为金属锂，电解质为1M LiPF6的EC+DEC+DMC溶液；所述EC∶DEC∶DMC＝1∶1∶1，按照体积比。
所述锂电池的所有组装过程均在手套箱里进行。按照常规锂电池组装过程组装。
所述锂电池的恒电流充放电测试条件：电流密度0.02Ag-1，电压范围3.75～1.5V。
用此VO2(B)纳米棒作锂电池正极得到的锂电池具有很高的比容量(如图2)，在电流密度为0.02Ag-1时首次冲放电容量达到了605mAh/g。
以下实施例进一步说明本发明，但是本发明不仅限于此。
实施例1 最佳实施例
将0.091g五氧化二钒粉末与0.015g三氧化二钒粉配料，加入40ml去离子水和10ml的乙醇，用磁力搅拌器充分搅拌均匀后将其转入聚四氟乙烯衬底的不锈钢反应釜中，于180℃水热反应3天，水洗过滤3次，60℃烘干4小时，即得到具有方形截面的VO2(B)纳米棒。
VO2(B)纳米棒在锂电池中的应用：所述锂电池的组装：按质量比VO2(B)纳米棒∶乙炔黑∶聚四氟乙烯＝60∶30∶10混合研磨后均匀地涂在圆形铝片上做正极，负极材料为金属锂，电解质为1M LiPF6的EC+DEC+DMC溶液；所述EC∶DEC∶DMC＝1∶1∶1，按照体积比。
所述锂电池的所有组装过程均在手套箱里进行。
所述锂电池的恒电流充放电测试条件：电流密度0.02Ag-1，电压范围3V。
实施例2
将0.091g五氧化二钒粉末与0.015g三氧化二钒粉配料，加入35ml去离子水和15ml的乙醇，用磁力搅拌器充分搅拌均匀后将其转入聚四氟乙烯衬底的不锈钢反应釜中，于180℃水热反应3天，水洗过滤3次，60℃烘干4小时，即得到具有方形截面的VO2(B)纳米棒。
VO2(B)纳米棒在锂电池中的应用：所述锂电池的组装：按质量比VO2(B)纳米棒∶乙炔黑∶聚四氟乙烯＝60∶30∶10混合研磨后均匀地涂在圆形铝片上做正极，负极材料为金属锂，电解质为1M LiPF6的EC+DEC+DMC溶液；所述EC∶DEC∶DMC＝1∶1∶1，按照体积比。
所述锂电池的所有组装过程均在手套箱里进行。
所述锂电池的恒电流充放电测试条件：电流密度0.02Ag-1，电压范围3V。
实施例3
将0.091g五氧化二钒粉末与0.015g三氧化二钒粉配料，加入40ml去离子水和10ml的乙醇，用磁力搅拌器充分搅拌均匀后将其转入聚四氟乙烯衬底的不锈钢反应釜中，于170℃水热反应4天，水洗过滤3次，60℃烘干4小时，即得到具有方形截面的VO2(B)纳米棒。
VO2(B)纳米棒在锂电池中的应用：所述锂电池的组装：按质量比VO2(B)纳米棒∶乙炔黑∶聚四氟乙烯＝60∶30∶10混合研磨后均匀地涂在圆形铝片上做正极，负极材料为金属锂，电解质为1M LiPF6的EC+DEC+DMC溶液；所述EC∶DEC∶DMC＝1∶1∶1，按照体积比。
所述锂电池的所有组装过程均在手套箱里进行。
所述锂电池的恒电流充放电测试条件：电流密度0.02Ag-1，电压范围3V。
Claims (6)
1.一种具有方形截面的VO2(B)纳米棒，其特征在于：所述VO2(B)纳米棒为VO2B相纳米棒；具有很规则的方形截面，其截面大小为30～50nm×100～15nm。
2.一种如权利要求1的具有方形截面的VO2(B)纳米棒的制备方法，其特征在于：所述制备方法为：将五氧化二钒粉末、三氧化二钒粉末按摩尔比5∶1配料，加入适量去离子水和乙醇；去离子水和乙醇的用量为：1mol五氧化二钒用75～85L水和15～25L乙醇，用磁力搅拌器充分搅拌均匀后将其转入聚四氟乙烯衬底的不锈钢反应釜中，于170～190℃水热反应2～4天，水洗过滤2～3次，50～60℃烘干4～5小时，即得到具有方形截面的VO2(B)纳米棒。
3.一种如权利要求1的具有方形截面的VO2(B)纳米棒或采用权利要求2所述方法制备的具有方形截面的VO2(B)纳米棒的用途，其特征在于：所述的VO2(B)纳米棒在锂电池中的应用。
4.根据权利要求3所述的具有方形截面的VO2(B)纳米棒的用途，其特征在于：所述锂电池的组装：按质量比VO2(B)纳米棒∶乙炔黑∶聚四氟乙烯＝60∶30∶10混合研磨后均匀地涂在圆形铝片上做正极，负极材料为金属锂，电解质为1M LiPF6的EC+DEC+DMC溶液；所述EC∶DEC∶DMC＝1∶1∶1，按照体积比。
5.根据权利要求4所述的具有方形截面的VO2(B)纳米棒的用途，其特征在于：所述锂电池的所有组装过程均在手套箱里进行。
6.根据权利要求4或5所述的具有方形截面的VO2(B)纳米棒的用途，其特征在于：所述锂电池的恒电流充放电测试条件：电流密度0.02Ag-1，电压范围3.75～1.5V。
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| CN101920996A (zh) * | 2010-06-30 | 2010-12-22 | 华东师范大学 | 一种交叉棒状vo2纳米结构的相变材料及其制备方法 |
| CN102115167A (zh) * | 2011-01-21 | 2011-07-06 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种二氧化钒粉体及其制备方法和应用 |
| CN105540666A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-05-04 | 桂林理工大学 | 用油浴锅制备纳米纤维状钒氧化物粉末的方法 |
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