CN103268964A - 一种钒酸钠组装水溶液锂离子电池体系的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了钒酸钠组装新型水溶液锂离子电池体系的方法；用除氧后的中性饱和硝酸锂水溶液，代替传统锂离子电池中的有机电解液，组装新型锂离子电池体系；结合液相法和固相烧结法制备钒酸钠负极材料。与传统锂离子电池相比，水溶液锂离子电池彻底解决了安全隐患，不必在苛刻的手套箱环境、严格控制的干湿度及保护气氛下组装电池，水溶液锂离子电池的电解液廉价且其离子电导率比有机电解液高出两个数量级。本发明组装的新型水溶液锂离子电池，具有高倍率放电容量高于低倍率放电容量的特性，异于传统锂离子电池高倍率容量低于低倍率容量，实属创新。该种新型电池体系在大功率、动力用能源领域和快速充放电领域中具有较强的应用前景和实用价值。

Description

一种钒酸钠组装水溶液锂离子电池体系的方法
技术领域
本发明属于锂离子电池应用技术领域，涉及一种组装水溶液锂离子电池体系的方法，尤其是一种钒酸钠组装水溶液锂离子电池体系的方法。
背景技术
作为一种新型水溶液锂离子电池体系（简称“水锂电”），采用无机水溶液代替传统锂离子电池的有机电解液，水锂电的优点：①其消除了因有机电解液与电极材料反应导致的安全隐患，②水溶液电解液的导电率比有机电解液高两个数量级，在动力用能源领域具有应用价值。
关于NaV6O15材料用于传统锂离子电池材料的制备方法已经有文献报道，但是将其用于水溶液锂离子电池体系的报道甚少。水热反应液相法和固相烧结法结合的优点在于反应温和，无污染，温度易于控制，反应过程对人体无毒害，反应体系中不含有毒成分。除此之外，NaV6O15材料组装水溶液锂离子电池体系及其电化学性能几乎未见报道。
发明内容
本发明目的在于提供一种钒酸钠组装水溶液锂离子电池体系的方法。该方法组装的水锂电体系对环境友好，是绿色电池，并且具有与传统锂离子电池不同的电化学特性：即其高倍率容量高于低倍率容量；表明其在高功率、高安全性和动力用领域中具有较大应用潜力。
本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：
本发明的钒酸钠组装水溶液锂离子电池体系的方法，包括以下步骤：
1）制备NaV6O15的前驱体：
在每30毫升去离子水中加入1毫摩尔偏钒酸铵，在50-70℃恒温水浴槽中加热并进行磁性搅拌，形成淡黄色透明偏钒酸铵溶液A；在每毫升去离子水中加入1～4毫摩尔氯化钠，进行磁性搅拌，形成溶液B；在磁性搅拌状态下，将溶液B缓慢加入到溶液A中，形成溶液C，其中溶液A与溶液B的体积比为3：1；将溶液C置于45-70℃恒温水浴槽中，向溶液C中滴入浓盐酸，调节pH值为2～3，形成溶液D；将溶液D移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，进行200～220℃、恒温10～16小时的水热反应，待反应结束后得到绿棕色沉淀E；将沉淀E用去离子水清洗，离心过滤；再用酒精清洗离心过滤，得到物质F；将物质F置于40-60℃干燥箱中干燥，得到NaV6O15的前驱体G；
2）合成NaV6O15材料
将NaV6O15的前驱体G置于瓷舟，放入Fe-Cr-Al丝电阻炉中进行热处理：400～450℃下恒温1-10小时后，随炉冷却，得到NaV6O15材料；
3）制备电极片：
按质量百分比为80:10:10或者85:10:5称取NaV6O15、乙炔黑或石墨、聚偏二氟乙烯；将聚偏二氟乙烯溶解在除水的N-甲基吡咯烷酮中，得到溶液P1；将NaV6O15和乙炔黑或石墨混合，加入到溶液P1中，得到黑色浆料Q1；按质量百分比为80:10:10或者85:10:5称取锰酸锂LiMn2O4、乙炔黑或石墨、聚偏二氟乙烯；将聚偏二氟乙烯溶解在除水的N-甲基吡咯烷酮中，得到溶液P2；将LiMn2O4和乙炔黑或石墨混合，加入到溶液P2中，得到黑色浆料Q2；分别将黑色浆料Q1、Q2用刮粉刀涂在镍网上，在真空条件下85-100℃干燥8～10小时，分别得到NaV6O15电极片和LiMn2O4电极片；
4）配制水溶液电解液：
将硝酸锂溶解在去离子水中得到饱和硝酸锂溶液H，然后用饱和氢氧化锂水溶液调节溶液H的pH值等于7，作为电解液；
5）组装电池：
以NaV6O15电极片为负极，LiMn2O4电极片为正极，装在有电解液的烧杯中，正、负极片分别浸入电解液中并保持0.5～1厘米的间距，得到水溶液锂离子电池体系。
进一步，在步骤1）中，所述浓盐酸的体积浓度为35%-37%。
步骤4）得到的电解液经过除氧处理。
进一步，对水溶液锂离子电池体系进行电化学容量测试、倍率性能测试和循环性能测试。
本发明具有以下有益效果：
本发明一是结合液相法和固相法制备NaV6O15作为水锂电体系的负极材料；二是利用除氧处理后的无机硝酸锂水溶液替代常用锂盐的有机二元（或多元）电解液用于组装新型水溶液锂离子电池的电解液；易于控制、操作简单。与传统有机电解液锂离子电池相比，本发明中的水溶液离子电池彻底解决了安全隐患，不必在苛刻的手套箱环境、严格控制锂的干湿度及保护气氛下组装电池，无机盐水溶液电解液廉价、且其离子电导率比有机电解液的离子导电率高出两个数量级。更加重要的是该水锂电体系对环境友好，是真正的绿色能源电池。
本发明制备的NaV6O15负极材料组装新型水溶液锂离子电池体系的高倍率放电容量高于低倍率放电容量，异于传统锂离子电池的高倍率容量低于低倍率容量，具有创新性，更有利于动力电池领域中高倍率下放电容量更高的特点，具有实用性。
附图说明
图1为NaV6O15的XRD图谱；图1的XRD中标出了NaV6O15的晶面指数。
图2为NaV6O15的SEM照片；图2中SEM照片表明合成的NaV6O15的表面形貌为柱状。
图3为NaV6O15//LiMn2O4水锂电体系在LiNO3水溶液电解液中，分别在500、800、1000mA/g下的循环性能曲线（左纵轴表示的放电容量）；从图3中可以看出，上述水锂电体系分别在500、800、1000mA/g下的库伦效率（右纵轴）均接近100%。
具体实施方式
实施例1：
1）制备NaV6O15的前驱体：
将1毫摩尔偏钒酸铵（NH4VO3）与30毫升去离子水混合置于烧杯中，在60℃恒温水浴槽中加热并进行磁性搅拌，形成淡黄色透明偏钒酸铵溶液A；将1毫摩尔氯化钠（NaCl）与10毫升去离子水混合置于烧杯中，进行磁性搅拌，形成溶液B；在磁性搅拌状态下，将溶液B缓慢加入到溶液A中，形成溶液C；将溶液C置于将55℃恒温水浴槽中，向溶液C中滴入浓盐酸（35%-37%），形成溶液D，调节溶液D的pH值为2～3；将溶液D移至50毫升聚四氟乙烯内衬的反应釜中，进行200～220℃，恒温10～16小时的水热反应，待反应结束后得到绿棕色沉淀E；将沉淀E用40毫升去离子水清洗，离心过滤2次；再用40ml酒精清洗离心过滤2次，得到物质F；将物质F置于50℃干燥箱中干燥8小时，得到NaV6O15的前驱体G；
2）合成NaV6O15材料
将NaV6O15的前驱体G置于瓷舟，放入Fe-Cr-Al丝电阻炉中进行热处理：400～450℃下恒温1-10小时后，随炉冷却，得到NaV6O15材料。
3）制备电极片：
按质量百分比为80:10:10或者85:10:5称取NaV6O15、乙炔黑(石墨)、聚偏二氟乙烯；将聚偏二氟乙烯溶解在除水的N-甲基吡咯烷酮中，得到溶液P1；将NaV6O15和乙炔黑(石墨)混合，加入到溶液P1中，得到黑色浆料Q1；按质量百分比为80:10:10或者85:10:5称取锰酸锂LiMn2O4、乙炔黑(石墨)、聚偏二氟乙烯；将聚偏二氟乙烯溶解在除水的N-甲基吡咯烷酮中，得到溶液P2；将LiMn2O4和乙炔黑(石墨)混合，加入到溶液P2中，得到黑色浆料Q2；分别将黑色浆料Q1、Q2用刮粉刀涂在镍网上，在真空条件下85-100℃干燥8～10小时，分别得到NaV6O15电极片和LiMn2O4电极片；
4）配制水溶液电解液：
将硝酸锂溶解在去离子水中得到饱和硝酸锂溶液H，然后用饱和氢氧化锂水溶液调节溶液H的pH值等于7，作为电解液；
5）组装电池：
以NaV6O15电极片为负极，LiMn2O4电极片为正极，装在20～30毫升电解液的烧杯中，正、负极片分别浸入电解液中并保持0.5～1厘米的间距，得到新型水溶液锂离子电池体系。
该NaV6O15组装水溶液锂离子电池体系在100mA/g下的首次放电比容量为149mAh·g-1，25次和50循环后的放电比容量分别为111mAh·g-1和77mAh·g-1。
实施例2：
1）制备NaV6O15的前驱体：
将1毫摩尔偏钒酸铵（NH4VO3）与30毫升去离子水混合置于烧杯中，在60℃恒温水浴槽中加热并进行磁性搅拌，形成淡黄色透明偏钒酸铵溶液A；将2毫摩尔氯化钠（NaCl）与10毫升去离子水混合置于烧杯中，进行磁性搅拌，形成溶液B；在磁性搅拌状态下，将溶液B缓慢加入到溶液A中，形成溶液C；将溶液C置于将55℃恒温水浴槽中，向溶液C中滴入浓盐酸（35%-37%），形成溶液D，调节溶液D的pH值为2～3；将溶液D移至50毫升聚四氟乙烯内衬的反应釜中，进行200～220℃，恒温10～16小时的水热反应，待反应结束后得到绿棕色沉淀E；将沉淀E用40毫升去离子水清洗，离心过滤2次；再用40ml酒精清洗离心过滤2次，得到物质F；将物质F置于50℃干燥箱中干燥8小时，得到NaV6O15的前驱体G；
2）合成NaV6O15材料
将NaV6O15的前驱体G置于瓷舟，放入Fe-Cr-Al丝电阻炉中进行热处理：400～450℃下恒温1-10小时后，随炉冷却，得到NaV6O15材料。
3）制备电极片：
按质量百分比为80:10:10或者85:10:5称取NaV6O15、乙炔黑(石墨)、聚偏二氟乙烯；将聚偏二氟乙烯溶解在除水的N-甲基吡咯烷酮中，得到溶液P1；将NaV6O15和乙炔黑(石墨)混合，加入到溶液P1中，得到黑色浆料Q1；按质量百分比为80:10:10或者85:10:5称取锰酸锂LiMn2O4、乙炔黑(石墨)、聚偏二氟乙烯；将聚偏二氟乙烯溶解在除水的N-甲基吡咯烷酮中，得到溶液P2；将LiMn2O4和乙炔黑(石墨)混合，加入到溶液P2中，得到黑色浆料Q2；分别将黑色浆料Q1、Q2用刮粉刀涂在镍网上，在真空条件下85-100℃干燥8～10小时，分别得到NaV6O15电极片和LiMn2O4电极片；
4）配制水溶液电解液：
将硝酸锂溶解在去离子水中得到饱和硝酸锂溶液H，然后用饱和氢氧化锂水溶液调节溶液H的pH值等于7，作为电解液；
5）组装电池：
以NaV6O15电极片为负极，LiMn2O4电极片为正极，装在20～30毫升电解液的烧杯中，正、负极片分别浸入电解液中并保持0.5～1厘米的间距，得到新型水溶液锂离子电池体系。
该NaV6O15组装水溶液锂离子电池体系在100mA/g下的首次放电比容量为185mAh·g-1，25次和50循环后的放电比容量分别为88mAh·g-1和61mAh·g-1。
实施例3：
1）制备NaV6O15的前驱体：
将1毫摩尔偏钒酸铵（NH4VO3）与30毫升去离子水混合置于烧杯中，在60℃恒温水浴槽中加热并进行磁性搅拌，形成淡黄色透明偏钒酸铵溶液A；将2.5毫摩尔氯化钠（NaCl）与10毫升去离子水混合置于烧杯中，进行磁性搅拌，形成溶液B；在磁性搅拌状态下，将溶液B缓慢加入到溶液A中，形成溶液C；将溶液C置于将55℃恒温水浴槽中，向溶液C中滴入浓盐酸（35%-37%），形成溶液D，调节溶液D的pH值为2～3；将溶液D移至50毫升聚四氟乙烯内衬的反应釜中，进行200～220℃，恒温10～16小时的水热反应，待反应结束后得到绿棕色沉淀E；将沉淀E用40毫升去离子水清洗，离心过滤2次；再用40ml酒精清洗离心过滤2次，得到物质F；将物质F置于50℃干燥箱中干燥8小时，得到NaV6O15的前驱体G；
2）合成NaV6O15材料
将NaV6O15的前驱体G置于瓷舟，放入Fe-Cr-Al丝电阻炉中进行热处理：400～450℃下恒温1-10小时后，随炉冷却，得到NaV6O15材料。
3）制备电极片：
按质量百分比为80:10:10或者85:10:5称取NaV6O15、乙炔黑(石墨)、聚偏二氟乙烯；将聚偏二氟乙烯溶解在除水的N-甲基吡咯烷酮中，得到溶液P1；将NaV6O15和乙炔黑(石墨)混合，加入到溶液P1中，得到黑色浆料Q1；按质量百分比为80:10:10或者85:10:5称取锰酸锂LiMn2O4、乙炔黑(石墨)、聚偏二氟乙烯；将聚偏二氟乙烯溶解在除水的N-甲基吡咯烷酮中，得到溶液P2；将LiMn2O4和乙炔黑(石墨)混合，加入到溶液P2中，得到黑色浆料Q2；分别将黑色浆料Q1、Q2用刮粉刀涂在镍网上，在真空条件下85-100℃干燥8～10小时，分别得到NaV6O15电极片和LiMn2O4电极片；
4）配制水溶液电解液：
将硝酸锂溶解在去离子水中得到饱和硝酸锂溶液H，然后用饱和氢氧化锂水溶液调节溶液H的pH值等于7，作为电解液；
5）组装电池：
以NaV6O15电极片为负极，LiMn2O4电极片为正极，装在20～30毫升电解液的烧杯中，正、负极片分别浸入电解液中并保持0.5～1厘米的间距，得到新型水溶液锂离子电池体系。
该NaV6O15组装水溶液锂离子电池体系在100mA/g下的首次放电比容量为149mAh·g-1，25次和50循环后的放电比容量分别为112mAh·g-1和92mAh·g-1。
实施例4：
1）制备NaV6O15的前驱体：
将1毫摩尔偏钒酸铵（NH4VO3）与30毫升去离子水混合置于烧杯中，在60℃恒温水浴槽中加热并进行磁性搅拌，形成淡黄色透明偏钒酸铵溶液A；将3毫摩尔氯化钠（NaCl）与10毫升去离子水混合置于烧杯中，进行磁性搅拌，形成溶液B；在磁性搅拌状态下，将溶液B缓慢加入到溶液A中，形成溶液C；将溶液C置于将55℃恒温水浴槽中，向溶液C中滴入浓盐酸（35%-37%），形成溶液D，调节溶液D的pH值为2～3；将溶液D移至50毫升聚四氟乙烯内衬的反应釜中，将沉淀E用40毫升去离子水清洗，离心过滤2次；再用40ml酒精清进行200～220℃，恒温10～16小时的水热反应，待反应结束后得到绿棕色沉淀E；洗离心过滤2次，得到物质F；将物质F置于50℃干燥箱中干燥8小时，得到NaV6O15的前驱体G；
2）合成NaV6O15材料
将NaV6O15的前驱体G置于瓷舟，放入Fe-Cr-Al丝电阻炉中进行热处理：400～450℃下恒温1-10小时后，随炉冷却，得到NaV6O15材料。
3）制备电极片：
按质量百分比为80:10:10或者85:10:5称取NaV6O15、乙炔黑(石墨)、聚偏二氟乙烯；将聚偏二氟乙烯溶解在除水的N-甲基吡咯烷酮中，得到溶液P1；将NaV6O15和乙炔黑(石墨)混合，加入到溶液P1中，得到黑色浆料Q1；按质量百分比为80:10:10或者85:10:5称取锰酸锂LiMn2O4、乙炔黑(石墨)、聚偏二氟乙烯；将聚偏二氟乙烯溶解在除水的N-甲基吡咯烷酮中，得到溶液P2；将LiMn2O4和乙炔黑(石墨)混合，加入到溶液P2中，得到黑色浆料Q2；分别将黑色浆料Q1、Q2用刮粉刀涂在镍网上，在真空条件下85-100℃干燥8～10小时，分别得到NaV6O15电极片和LiMn2O4电极片；
4）配制水溶液电解液：
将硝酸锂溶解在去离子水中得到饱和硝酸锂溶液H，然后用饱和氢氧化锂水溶液调节溶液H的pH值等于7，作为电解液；
5）组装电池：
以NaV6O15电极片为负极，LiMn2O4电极片为正极，装在20～30毫升电解液的烧杯中，正、负极片分别浸入电解液中并保持0.5～1厘米的间距，得到新型水溶液锂离子电池体系。
该NaV6O15组装水溶液锂离子电池体系在100mA/g下的首次放电比容量为160mAh·g-1，25次和50循环后的放电比容量分别为117mAh·g-1和93mAh·g-1。
以上实施例的测试图如图1-3所示，图1的XRD中标出了NaV6O15的晶面指数。图2中SEM照片表明合成的NaV6O15的表面形貌为柱状。
图3为NaV6O15//LiMn2O4水锂电体系在LiNO3水溶液电解液中，分别在500、800、1000mA/g下的循环性能曲线（左纵轴表示的放电容量）；从图3中可以看出，上述水锂电体系分别在500、800、1000mA/g下的库伦效率（右纵轴）均接近100%。
实施例5
本实施例按照以下步骤进行：
1）制备NaV6O15的前驱体：
在每30毫升去离子水中加入1毫摩尔偏钒酸铵，在50℃恒温水浴槽中加热并进行磁性搅拌，形成淡黄色透明偏钒酸铵溶液A；在每毫升去离子水中加入1毫摩尔氯化钠，进行磁性搅拌，形成溶液B；在磁性搅拌状态下，将溶液B缓慢加入到溶液A中，形成溶液C，其中溶液A与溶液B的体积比为3：1；将溶液C置于70℃恒温水浴槽中，向溶液C中滴入浓盐酸，调节pH值为2，形成溶液D；将溶液D移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，进行200℃、恒温16小时的水热反应，待反应结束后得到绿棕色沉淀E；将沉淀E用去离子水清洗，离心过滤；再用酒精清洗离心过滤，得到物质F；将物质F置于40℃干燥箱中干燥，得到NaV6O15的前驱体G；
2）合成NaV6O15材料
将NaV6O15的前驱体G置于瓷舟，放入Fe-Cr-Al丝电阻炉中进行热处理：400℃下恒温10小时后，随炉冷却，得到NaV6O15材料；
3）制备电极片：
按质量百分比为80:10:10或者85:10:5称取NaV6O15、乙炔黑或石墨、聚偏二氟乙烯；将聚偏二氟乙烯溶解在除水的N-甲基吡咯烷酮中，得到溶液P1；将NaV6O15和乙炔黑或石墨混合，加入到溶液P1中，得到黑色浆料Q1；按质量百分比为80:10:10或者85:10:5称取锰酸锂LiMn2O4、乙炔黑或石墨、聚偏二氟乙烯；将聚偏二氟乙烯溶解在除水的N-甲基吡咯烷酮中，得到溶液P2；将LiMn2O4和乙炔黑或石墨混合，加入到溶液P2中，得到黑色浆料Q2；分别将黑色浆料Q1、Q2用刮粉刀涂在镍网上，在真空条件下100℃干燥8小时，分别得到NaV6O15电极片和LiMn2O4电极片；
4）配制水溶液电解液：
将硝酸锂溶解在去离子水中得到饱和硝酸锂溶液H，然后用饱和氢氧化锂水溶液调节溶液H的pH值等于7，作为电解液；
5）组装电池：
以NaV6O15电极片为负极，LiMn2O4电极片为正极，装在有电解液的烧杯中，正、负极片分别浸入电解液中并保持0.5厘米的间距，得到水溶液锂离子电池体系。
实施例6
本实施例按照以下步骤进行：
1）制备NaV6O15的前驱体：
在每30毫升去离子水中加入1毫摩尔偏钒酸铵，在70℃恒温水浴槽中加热并进行磁性搅拌，形成淡黄色透明偏钒酸铵溶液A；在每毫升去离子水中加入4毫摩尔氯化钠，进行磁性搅拌，形成溶液B；在磁性搅拌状态下，将溶液B缓慢加入到溶液A中，形成溶液C，其中溶液A与溶液B的体积比为3：1；将溶液C置于45℃恒温水浴槽中，向溶液C中滴入浓盐酸，调节pH值为3，形成溶液D；将溶液D移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，进行220℃、恒温10小时的水热反应，待反应结束后得到绿棕色沉淀E；将沉淀E用去离子水清洗，离心过滤；再用酒精清洗离心过滤，得到物质F；将物质F置于60℃干燥箱中干燥，得到NaV6O15的前驱体G；
2）合成NaV6O15材料
将NaV6O15的前驱体G置于瓷舟，放入Fe-Cr-Al丝电阻炉中进行热处理：450℃下恒温1小时后，随炉冷却，得到NaV6O15材料；
3）制备电极片：
按质量百分比为80:10:10或者85:10:5称取NaV6O15、乙炔黑或石墨、聚偏二氟乙烯；将聚偏二氟乙烯溶解在除水的N-甲基吡咯烷酮中，得到溶液P1；将NaV6O15和乙炔黑或石墨混合，加入到溶液P1中，得到黑色浆料Q1；按质量百分比为80:10:10或者85:10:5称取锰酸锂LiMn2O4、乙炔黑或石墨、聚偏二氟乙烯；将聚偏二氟乙烯溶解在除水的N-甲基吡咯烷酮中，得到溶液P2；将LiMn2O4和乙炔黑或石墨混合，加入到溶液P2中，得到黑色浆料Q2；分别将黑色浆料Q1、Q2用刮粉刀涂在镍网上，在真空条件下100℃干燥8小时，分别得到NaV6O15电极片和LiMn2O4电极片；
4）配制水溶液电解液：
将硝酸锂溶解在去离子水中得到饱和硝酸锂溶液H，然后用饱和氢氧化锂水溶液调节溶液H的pH值等于7，作为电解液；
5）组装电池：
以NaV6O15电极片为负极，LiMn2O4电极片为正极，装在有电解液的烧杯中，正、负极片分别浸入电解液中并保持1厘米的间距，得到水溶液锂离子电池体系。
实施例7
本实施例按照以下步骤进行：
1）制备NaV6O15的前驱体：
在每30毫升去离子水中加入1毫摩尔偏钒酸铵，在60℃恒温水浴槽中加热并进行磁性搅拌，形成淡黄色透明偏钒酸铵溶液A；在每毫升去离子水中加入3毫摩尔氯化钠，进行磁性搅拌，形成溶液B；在磁性搅拌状态下，将溶液B缓慢加入到溶液A中，形成溶液C，其中溶液A与溶液B的体积比为3：1；将溶液C置于60℃恒温水浴槽中，向溶液C中滴入浓盐酸，调节pH值为3，形成溶液D；将溶液D移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，进行210℃、恒温14小时的水热反应，待反应结束后得到绿棕色沉淀E；将沉淀E用去离子水清洗，离心过滤；再用酒精清洗离心过滤，得到物质F；将物质F置于50℃干燥箱中干燥，得到NaV6O15的前驱体G；
2）合成NaV6O15材料
将NaV6O15的前驱体G置于瓷舟，放入Fe-Cr-Al丝电阻炉中进行热处理：430℃下恒温5小时后，随炉冷却，得到NaV6O15材料；
3）制备电极片：
按质量百分比为80:10:10或者85:10:5称取NaV6O15、乙炔黑或石墨、聚偏二氟乙烯；将聚偏二氟乙烯溶解在除水的N-甲基吡咯烷酮中，得到溶液P1；将NaV6O15和乙炔黑或石墨混合，加入到溶液P1中，得到黑色浆料Q1；按质量百分比为80:10:10或者85:10:5称取锰酸锂LiMn2O4、乙炔黑或石墨、聚偏二氟乙烯；将聚偏二氟乙烯溶解在除水的N-甲基吡咯烷酮中，得到溶液P2；将LiMn2O4和乙炔黑或石墨混合，加入到溶液P2中，得到黑色浆料Q2；分别将黑色浆料Q1、Q2用刮粉刀涂在镍网上，在真空条件下90℃干燥9小时，分别得到NaV6O15电极片和LiMn2O4电极片；
4）配制水溶液电解液：
将硝酸锂溶解在去离子水中得到饱和硝酸锂溶液H，然后用饱和氢氧化锂水溶液调节溶液H的pH值等于7，作为电解液；
5）组装电池：
以NaV6O15电极片为负极，LiMn2O4电极片为正极，装在有电解液的烧杯中，正、负极片分别浸入电解液中并保持0.8厘米的间距，得到水溶液锂离子电池体系。

Claims (4)

1.一种钒酸钠组装水溶液锂离子电池体系的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）制备NaV6O15的前驱体：
在每30毫升去离子水中加入1毫摩尔偏钒酸铵，在50-70℃恒温水浴槽中加热并进行磁性搅拌，形成淡黄色透明偏钒酸铵溶液A；在每毫升去离子水中加入1～4毫摩尔氯化钠，进行磁性搅拌，形成溶液B；在磁性搅拌状态下，将溶液B缓慢加入到溶液A中，形成溶液C，其中溶液A与溶液B的体积比为3：1；将溶液C置于45-70℃恒温水浴槽中，向溶液C中滴入浓盐酸，调节pH值为2～3，形成溶液D；将溶液D移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，进行200～220℃、恒温10～16小时的水热反应，待反应结束后得到绿棕色沉淀E；将沉淀E用去离子水清洗，离心过滤；再用酒精清洗，离心过滤，得到物质F；将物质F置于40-60℃干燥箱中干燥，得到NaV6O15的前驱体G；
2）合成NaV6O15材料
将NaV6O15的前驱体G置于瓷舟，放入Fe-Cr-Al丝电阻炉中进行热处理：400～450℃下恒温1-10小时后，随炉冷却，得到NaV6O15材料；
3）制备电极片：
按质量百分比为80:10:10或者85:10:5称取NaV6O15、乙炔黑或石墨、聚偏二氟乙烯；将聚偏二氟乙烯溶解在除水的N-甲基吡咯烷酮中，得到溶液P1；将NaV6O15和乙炔黑或石墨混合，加入到溶液P1中，得到黑色浆料Q1；按质量百分比为80:10:10或者85:10:5称取锰酸锂LiMn2O4、乙炔黑或石墨、聚偏二氟乙烯；将聚偏二氟乙烯溶解在除水的N-甲基吡咯烷酮中，得到溶液P2；将LiMn2O4和乙炔黑或石墨混合，加入到溶液P2中，得到黑色浆料Q2；分别将黑色浆料Q1、Q2用刮粉刀涂在镍网上，在真空条件下85-100℃干燥8～10小时，分别得到NaV6O15电极片和LiMn2O4电极片；
4）配制水溶液电解液：
将硝酸锂溶解在去离子水中得到饱和硝酸锂溶液H，然后用饱和氢氧化锂水溶液调节溶液H的pH值等于7，作为电解液；
5）组装电池：
以NaV6O15电极片为负极，LiMn2O4电极片为正极，装在有电解液的烧杯中，正、负极片分别浸入电解液中并保持0.5～1厘米的间距，得到水溶液锂离子电池体系。
2.根据权利要求1所述的钒酸钠组装水溶液锂离子电池体系的方法，其特征在于，步骤1）中，所述浓盐酸的体积浓度为35%-37%。
3.根据权利要求1所述的钒酸钠组装水溶液锂离子电池体系的方法，其特征在于，步骤4）得到的电解液经过除氧处理。
4.根据权利要求1所述的钒酸钠组装水溶液锂离子电池体系的方法，其特征在于，对水溶液锂离子电池体系进行电化学容量测试、倍率性能测试和循环性能测试。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105609884A (zh) * 2016-03-15 2016-05-25 西安交通大学 片状钒酸钾材料组装环保水溶液锂离子电池体系的方法
CN105680029A (zh) * 2016-04-18 2016-06-15 王银娣 钠离子正极材料及制备方法
CN105789691A (zh) * 2016-04-18 2016-07-20 王银娣 钠离子电池及制备方法
CN111153436A (zh) * 2019-12-31 2020-05-15 中国地质大学（武汉） 一种自组装NaV6O15纳米片微球及其制备方法和应用
CN111628163A (zh) * 2020-05-12 2020-09-04 青岛大学 一种脱嵌型钒基负极材料及其制备方法
CN115092959A (zh) * 2022-06-16 2022-09-23 西安理工大学 利用盐模板辅助固相烧结法制备的锰/钒酸钠材料及其制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5700598A (en) * 1996-07-11 1997-12-23 Bell Communications Research, Inc. Method for preparing mixed amorphous vanadium oxides and their use as electrodes in reachargeable lithium cells
CN102361074A (zh) * 2011-10-25 2012-02-22 王海燕 一种超高倍率锂离子电池纳米正极材料及其制备方法
CN102623708A (zh) * 2012-04-12 2012-08-01 上海智荣科技有限责任公司 锂离子电池正极用磷酸钒锂/石墨烯复合材料的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5700598A (en) * 1996-07-11 1997-12-23 Bell Communications Research, Inc. Method for preparing mixed amorphous vanadium oxides and their use as electrodes in reachargeable lithium cells
CN102361074A (zh) * 2011-10-25 2012-02-22 王海燕 一种超高倍率锂离子电池纳米正极材料及其制备方法
CN102623708A (zh) * 2012-04-12 2012-08-01 上海智荣科技有限责任公司 锂离子电池正极用磷酸钒锂/石墨烯复合材料的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
古映莹; 周琼华; 周建良; 钟世安; 庄树新: "钒矿石活化焙烧-酸浸新工艺的研究", 《化学世界》, no. 7, 31 July 2009 (2009-07-31), pages 392 - 395 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105609884A (zh) * 2016-03-15 2016-05-25 西安交通大学 片状钒酸钾材料组装环保水溶液锂离子电池体系的方法
CN105680029A (zh) * 2016-04-18 2016-06-15 王银娣 钠离子正极材料及制备方法
CN105789691A (zh) * 2016-04-18 2016-07-20 王银娣 钠离子电池及制备方法
CN111153436A (zh) * 2019-12-31 2020-05-15 中国地质大学（武汉） 一种自组装NaV6O15纳米片微球及其制备方法和应用
CN111628163A (zh) * 2020-05-12 2020-09-04 青岛大学 一种脱嵌型钒基负极材料及其制备方法
CN115092959A (zh) * 2022-06-16 2022-09-23 西安理工大学 利用盐模板辅助固相烧结法制备的锰/钒酸钠材料及其制备方法和应用
CN115092959B (zh) * 2022-06-16 2024-03-26 西安理工大学 利用盐模板辅助固相烧结法制备的锰/钒酸钠材料及其制备方法和应用

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