CN108117098B - 一种珊瑚状α-Cu2V2O7粉体的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种珊瑚状α‑Cu2V2O7粉体的制备方法，将分析纯的V2O5溶于质量分数为30％的过氧化氢溶液中得到红色透明溶液A。磁力搅拌下，向A溶液加入分析纯的水合氯化铜和环糊精，继续搅拌后旋转蒸干，得到反应前驱体，将前驱体研磨后，置于坩埚中，升温加热，并保温反应,之后随炉冷却，得到用于锂离子电池正极的α‑Cu2V2O7材料。本发明以固相法，在较短的时间内制备出珊瑚状的α‑Cu2V2O7粉体，制备方法简单，产物纯度高，结晶性好；利用环糊精外缘亲水而内腔疏水的特点，对产物形貌进行调控，制备出具有珊瑚状形貌的α‑Cu2V2O7正极材料，具有制备周期短，工艺简单，重复性高，可行性强，经济实用，适合大规模生产制备的特点。

Description

一种珊瑚状α-Cu2V2O7粉体的制备方法
技术领域
本发明属于电池的电极材料技术领域，具体涉及一种用于锂离子电池正极的珊瑚状α-Cu2V2O7粉体的制备方法。
背景技术
钒酸铜(CuxVyOz)是一种具有层状结构，在嵌入/脱嵌锂离子过程中可以进行多步还原(Cu2+/Cu+及Cu+/Cu0)特性，被认为是具有潜在应用价值的锂离子电池电极材料。由于过渡金属价态较多，钒酸铜材料存在多种不同物相。其中α-Cu2V2O7理论上可嵌入的锂离子量最高，实际放电比容量高达400mAh/g，远高于目前商业上使用的磷酸铁锂、钴酸锂等正极材料。具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够调控粉体的形貌，提升其电化学性能，且操作简便，无需专业设备、安全性好的珊瑚状α-Cu2V2O7粉体的制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
1)将分析纯的V2O5溶于过氧化氢溶液中得到V2O5的浓度为0.03mol/L红色透明溶液A；
2)磁力搅拌下，向溶液A加入分析纯的水合氯化铜和环糊精，其中铜钒物质的量之比为(0.75～1.25)：1，环糊精的加入量为V2O5和水合氯化铜总质量的 1.5％～5％，继续搅拌后旋转蒸干，得到反应前驱体；
3)将反应前驱体研磨后，置于坩埚中，自室温以(5～15)℃/min的升温速率加热到550～630℃保温反应，反应完成后随炉冷却，得到用于锂离子电池正极的珊瑚状α-Cu2V2O7粉体。
所述的过氧化氢溶液的质量分数为30％。
所述步骤3)保温反应时间为(1-10)h。
本发明具有的有益效果：
首先本发明以固相法，在较短的时间内制备出珊瑚状的α-Cu2V2O7粉体，制备方法简单，产物纯度高，结晶性好；其次以环糊精为形貌控制剂，利用其外缘亲水而内腔疏水的特点，来控制产物的形貌的过程，制备出有珊瑚状形貌的α-Cu2V2O7粉体材料，将该粉体材料制成锂离子电池正极。首次放电比容量为371.8mAh/g，经10次循环后，可逆比容量为300mAh/g。综上，本发明具有制备周期短，工艺简单，重复性高，可行性强，经济实用，适合大规模生产制备的特点。
附图说明
图1为本发明实施例2制备的珊瑚状α-Cu2V2O7粉体的XRD图；
图2为本发明实施例2制备的珊瑚状α-Cu2V2O7粉体的SEM图；
图3为本发明实施例2制备的珊瑚状α-Cu2V2O7粉体制成锂离子电池正极的循环性能图。
具体实施方式
实施例1：
1)将1mmol的V2O5溶于30ml质量分数为30％的过氧化氢溶液中得到红色透明溶液A；
2)磁力搅拌下，向溶液A加入分析纯的水合氯化铜和环糊精，其中铜钒物质的量之比为0.75：1，环糊精的加入量为V2O5和水合氯化铜总质量的1.5％，继续搅拌 2h后，在40℃下旋转蒸干，得到反应前驱体；
3)将反应前驱体研磨后，置于坩埚中，自室温以5℃/min的升温速率加热到550℃保温反应1h后随炉冷却，得到用于锂离子电池正极的珊瑚状α-Cu2V2O7粉体。
实施例2:
1)将1mmol的V2O5溶于30ml质量分数为30％的过氧化氢溶液中得到红色透明溶液A；
2)磁力搅拌下，向溶液A加入分析纯的水合氯化铜和环糊精，其中铜钒物质的量之比为1：1，环糊精的加入量为V2O5和水合氯化铜总质量的3％，继续搅拌2h后，在40℃下旋转蒸干，得到反应前驱体；
3)将反应前驱体研磨后，置于坩埚中，自室温以10℃/min的升温速率加热到600℃保温反应5h后随炉冷却，得到用于锂离子电池正极的珊瑚状α-Cu2V2O7粉体。
由图1可以看出，本实施例所制备的钒酸铜为α-Cu2V2O7，其衍射峰与Cu2V2O7(JCPDS No.70-0831)的标准峰相吻合，峰形尖锐，结晶性好，纯度高。
由图2可以看出，本实施例所制备的钒酸铜为珊瑚状，表面光滑，直径约2um。
由图3为本实施例制备的材料在0.5A/g电流密度下的循测试图，其首次放电容量分别为371mAh/g。循环10次后容量保持在300mAh/g，容量保持率为80.9％。
实施例3：
1)将1mmol的V2O5溶于30ml质量分数为30％的过氧化氢溶液中得到红色透明溶液A；
2)磁力搅拌下，向溶液A加入分析纯的水合氯化铜和环糊精，其中铜钒物质的量之比为1.25：1，环糊精的加入量为V2O5和水合氯化铜总质量的5％，继续搅拌2h后，在40℃下旋转蒸干，得到反应前驱体；
3)将反应前驱体研磨后，置于坩埚中，自室温以15℃/min的升温速率加热到630℃保温反应10h后随炉冷却，得到用于锂离子电池正极的珊瑚状α-Cu2V2O7粉体。
实施例4：
1)将1mmol的V2O5溶于30ml质量分数为30％的过氧化氢溶液中得到红色透明溶液A；
2)磁力搅拌下，向溶液A加入分析纯的水合氯化铜和环糊精，其中铜钒物质的量之比为1：1，环糊精的加入量为V2O5和水合氯化铜总质量的4.5％，继续搅拌2h 后，在40℃下旋转蒸干，得到反应前驱体；
3)将反应前驱体研磨后，置于坩埚中，自室温以10℃/min的升温速率加热到600℃保温反应5h后随炉冷却，得到用于锂离子电池正极的珊瑚状α-Cu2V2O7粉体。

Claims (3)

1.一种珊瑚状α-Cu2V2O7粉体的制备方法，其特征在于：
1)将分析纯的V2O5溶于过氧化氢溶液中得到V2O5的浓度为0.03mol/L红色透明溶液A；
2)磁力搅拌下，向溶液A加入分析纯的水合氯化铜和环糊精，其中铜钒物质的量之比为(0.75～1.25)：1，环糊精的加入量为V2O5和水合氯化铜总质量的1.5％～5％，继续搅拌后旋转蒸干，得到反应前驱体；
3)将反应前驱体研磨后，置于坩埚中，自室温以(5～15)℃/min的升温速率加热到550～630℃保温反应，反应完成后随炉冷却，得到用于锂离子电池正极的珊瑚状α-Cu2V2O7粉体。
2.根据权利要求1所述的珊瑚状α-Cu2V2O7粉体的制备方法，其特征在于：所述的过氧化氢溶液的质量分数为30％。
3.根据权利要求1所述的珊瑚状α-Cu2V2O7粉体的制备方法，其特征在于：所述步骤3)保温反应时间为1-10h。
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