CN109761277A - 一种五氧化三钒负极材料、制备方法及其应用 - Google Patents

一种五氧化三钒负极材料、制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于电池材料技术领域，尤其涉及一种五氧化三钒负极材料、制备方法及其应用。本发明提供了一种五氧化三钒负极材料，其结构为三维块状，其大小为1‑20μm。本发明还提供了一种五氧化三钒负极材料的制备方法，将钒源与升华硫混合并真空煅烧得到五氧化三钒负极材料。本发明还提供了上述负极材料作为锂离子电池的应用。本发明提供了一种五氧化三钒负极材料、制备方法及其应用，解决了现有技术中钒氧化物电池的电化学性能、循环性能和倍率性能较差的技术问题。

Description

一种五氧化三钒负极材料、制备方法及其应用
技术领域
本发明属于电池材料技术领域，尤其涉及一种五氧化三钒负极材料、制备方法及其应用。
背景技术
化石能源的不断使用，加剧了环境恶化和能源枯竭的程度。为了缓解环境与能源的双重压力，发展新能源是当务之急。新能源主要有太阳能、潮汐能、风能、地热能等等，这些新能源能量巨大，并且绿色无污染，能够有效的缓解能源与环境的压力。但是对于新能源的收集利用依然存在着诸多问题，例如，太阳能受天气的影响，潮汐能受时间的影响，风能受地理位置的影响等等。因此为了更好的收集利用这些新能源，发展先进的储能器件尤为重要。
众多储能器件中，锂离子电池由于其工作电压高、能量密度高、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应、环保等优点备受关注。电极材料是锂离子电池中的重要组成部分，它们的优劣将直接影响着电池性能的好坏。其中，负极材料是关键的部分之一。目前，市场上主要的负极材料是石墨负极，然而随着电动汽车、便携式设备的高速发展，传统的石墨负极材料由于其较低的理论容量难以满足目前市场需要，因此发展更优异的负极材料显得尤为重要。
金属氧化物因为其高理论容量，受到了越来越多的关注。特别是，具有资源丰富、高理论容量和低成本的优点的钒氧化物被认为是有潜力的电池电极材料。而目前钒氧化物电池的电化学性能、循环性能和倍率性能较差成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种五氧化三钒负极材料、制备方法及其应用，解决了现有技术中钒氧化物电池的电化学性能、循环性能和倍率性能较差的技术问题。
本发明提供了一种五氧化三钒负极材料，其结构为三维块状，其尺寸为1-20μm。
本发明还提供了一种五氧化三钒负极材料的制备方法，将钒源与升华硫混合并真空煅烧得到五氧化三钒负极材料。
优选的，所述钒源包括偏钒酸铵、五氧化二钒、硫酸氧钒、二氧化钒和三氧化二钒中一种或多种。
优选的，所述钒源与所述升华硫的摩尔比为1/10-1/1。
优选的，在将所述钒源与所述升华硫混合之后，在真空煅烧之前还包括研磨。
优选的，所述研磨的时间为10min-2h。
优选的，所述真空煅烧的真空度为1-100Pa。
优选的，所述真空煅烧的温度为600-900℃。
优选的，所述真空煅烧的时间为1-6h。
本发明还提供了一种五氧化三钒负极材料在锂离子电池中的应用。
本发明提供的五氧化三钒(V3O5)负极材料表现出优异的循环性能及良好的倍率性能。本发明提供的一种五氧化三钒(V3O5)负极材料的制备方法，简单，成本低廉，有利于节能环保。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例1的X-射线衍射图；
图2为本发明实施例1的扫描电镜图；
图3为本发明实施例1的半电池循环性能图；
图4为本发明实施例1的倍率性能图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种五氧化三钒负极材料、制备方法及其应用，解决了现有技术中钒氧化物电池的电化学性能、循环性能和倍率性能较差的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
为了进一步说明本发明，列举以下实施例，但并不限制本发明范围。
实施例1
准确称量364mg五氧化二钒和512mg升华硫，均匀混合，研磨30min，放入真空管中，用真空泵抽真空(压力为：10pa)，然后再煅烧2h。取出样品后，用二硫化碳和乙醇依次各洗涤三次，即可得到五氧化三钒负极材料。
图1为本实施例所得产物的X-射线衍射图，所有的X射线粉末衍射峰均可指标为五氧化三钒。图2为本实施例所得产物的低倍扫描电镜照片，从中可以看出本实施例所得样品大小为1μm-20μm的块状结构。图3为本实施例所得产物对锂片做半电池的循环曲线图，在100mA/g下第三圈放电容量为568mA h/g，经过50次循环后依然有459mA h/g的容量，容量保持率为80％，表现出了优异的循环性能。图4为本实施例所得产物对锂片做半电池的倍率性能图，200mA/g时有412mA h/g的容量，50A/g仍有125mA h/g的容量，表现出来优异的倍率性能。
实施例2
准确称量182mg五氧化二钒和640mg升华硫，均匀混合,研磨2h，放入真空管中,用真空泵抽取真空,抽至1Pa,在真空中烧结6h，取出样品，用二硫化碳和乙醇各洗涤三次，即可得到五氧化三钒。
实施例3
准确称量182mg五氧化二钒和80mg升华硫，均匀混合,研磨10min，放入真空管中,用真空泵抽取真空,抽至100Pa,在真空中烧结5h，取出样品，用二硫化碳和乙醇各洗涤三次，即可得到五氧化三钒。
实施例4
准确称量83mg二氧化钒、117mg偏钒酸铵和512mg升华硫，均匀混合,研磨5min，放入真空管中,用真空泵抽取真空,抽至1Pa,在真空中烧结2h，取出样品，用二硫化碳和乙醇各洗涤三次，即可得到五氧化三钒。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种五氧化三钒负极材料，其特征在于，其结构为三维块状，其尺寸为1-20μm。
2.一种五氧化三钒负极材料的制备方法，其特征在于，将钒源与升华硫混合并真空煅烧得到五氧化三钒负极材料。
3.根据权利要求2所述的一种五氧化三钒负极材料的制备方法，其特征在于，所述钒源包括偏钒酸铵、五氧化二钒、硫酸氧钒、二氧化钒和三氧化二钒中一种或多种。
4.根据权利要求2所述的一种五氧化三钒负极材料的制备方法，其特征在于，所述钒源与所述升华硫的摩尔比为1/10-1/1。
5.根据权利要求2所述的一种五氧化三钒负极材料的制备方法，其特征在于，在将所述钒源与所述升华硫混合之后，在真空煅烧之前还包括研磨。
6.根据权利要求5所述的一种五氧化三钒负极材料的制备方法，其特征在于，所述研磨的时间为10min-2h。
7.根据权利要求2所述的一种五氧化三钒负极材料的制备方法，其特征在于，所述真空煅烧的真空度为1-100Pa。
8.根据权利要求2所述的一种五氧化三钒负极材料的制备方法，其特征在于，所述真空煅烧的温度为600-900℃。
9.根据权利要求2所述的一种五氧化三钒负极材料的制备方法，其特征在于，所述真空煅烧的时间为1-6h。
10.一种如权利要求1所述的五氧化三钒负极材料在锂离子电池中的应用。
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