CN112194184A - 一种纳米铬酸银的制备方法 - Google Patents
一种纳米铬酸银的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112194184A CN112194184A CN202011077067.7A CN202011077067A CN112194184A CN 112194184 A CN112194184 A CN 112194184A CN 202011077067 A CN202011077067 A CN 202011077067A CN 112194184 A CN112194184 A CN 112194184A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silver chromate
- nano silver
- solution
- preservative film
- ultrasonic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G37/00—Compounds of chromium
- C01G37/14—Chromates; Bichromates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
- C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
- C01P2004/04—Particle morphology depicted by an image obtained by TEM, STEM, STM or AFM
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/40—Electric properties
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本方案公开了锂电池领域的一种纳米铬酸银的制备方法,准备20~40ml浓度为0.05~0.10mol/L的K2CrO4溶液,倒入烧杯中,并使用保鲜膜封口,磁力搅拌器搅拌;搅拌结束后,将所得混合溶液放入超声设备中超声5~10min,保持超声状态,揭开保鲜膜,向溶液中加入浓度为0.05~0.10mol/L的AgNO3溶液,继续超声,超声结束后,盖好保鲜膜,静置后得到的产物离心分离后,分离产物经洗涤后在真空干燥箱内干燥,得到最终的纳米铬酸银样品。相比于现有技术,通过本方案得到的纳米化后使铬酸银的克比容量提高了30%以上、提高了电压平台,且高阶电压平台输出容量增多。
Description
技术领域
本发明属于锂电池领域,特别涉及一种纳米铬酸银的制备方法。
背景技术
近年来,随着各种装备对所使用电源不断提出小型化、长工作时间的用电需求,因此具有高比能量特性的锂一次电池成为国内外研究重点。其中锂-铬酸银(Li-Ag2CrO4)电池因比能量高、倍率性能好等特性得到国内外科研机构重视,已成功应用于心脏起搏器、单兵装备等领域。但由于Li-Ag2CrO4电池存在放电平台多、放电电压不稳定、高阶电压放电仅为全容量的1/3等问题,从而阻碍该电池体系进一步的推广应用。同时常规的锂-铬酸银电池由于使用的铬酸银材料颗粒粒径较大,导致在放电时相当一部分容量无法放出,使得电池的克比容量在一定程度上有所损失。
发明内容
本发明意在提供一种纳米铬酸银的制备方法,通过该方法得到能够克服现有锂-铬酸银(Li-Ag2CrO4)电池放电电压不稳定,高阶电压放电比例低的问题。
本方案中的一种纳米铬酸银的制备方法,包括以下步骤:
步骤一、材料准备:准备20~40ml浓度为0.05~0.10mol/L的K2CrO4溶液,倒入烧杯中,并使用保鲜膜封口,并于500~700r/min的搅拌器中搅拌10~15min;
步骤二、预处理:磁力搅拌结束后,将步骤一的溶液放入超声设备中超声处理5~10min;
步骤三、超声混合:保持超声状态,揭开保鲜膜,向步骤二的溶液中加入浓度为0.05~0.10mol/L的AgNO3溶液20~40ml,超声处理15~20min,超声结束后,盖好保鲜膜;
步骤四、产物分离、干燥:得到的产物在1300~1600r/min下离心分离,分离产物经洗涤后在60~80℃真空干燥箱内干燥8~10h,得到最终的纳米铬酸银样品。
本方案的工作原理是:
超声波具有声空化作用,因此对于样品不仅有化学作用而且具有机械作用。声空化现象是由于溶液中气泡的形成、生长和内爆性破裂所引起。在超声波的辐射下,溶液中气泡被声场震破,瞬时温度可达5000K、压力可达1800atm以上、并且冷却速度可高于1000K/s。气泡破裂会引起冲击波,推动液体不断撞击颗粒表面,使颗粒来不及长大,因此可以获得纳米结构。
本方案的有益技术效果是:相比于现有技术,
1、纳米化后使铬酸银(Ag2CrO4)的克比容量提高了30%以上。在0.05C倍率下放电,相比于非纳米级提高了220mAh/g左右;在1C倍率下放电,纳米级铬酸银克比容量相比于非纳米级提高了240mAh/g左右;
2、提高了电压平台。在0.05C倍率下,纳米级铬酸银的首个电压平台稳定在3V,而非纳米级只有2.8V;在1C倍率下,纳米级铬酸银的首个电压平台稳定在2.8V,而非纳米级只有2.6V;
3、高阶电压平台输出容量增多。在0.05C倍率下,纳米级铬酸银的高阶电压平台输出容量380mAh/g左右,而非纳米级输出容量仅为210mAh/g;在1C倍率下,纳米级铬酸银的高阶电压平台输出容量为390mAh/g左右,而非纳米级输出容量仅为170mAh/g。
综合上述3个优势,以本方案得到的纳米级铬酸银使用在电池中,得到的电池特性可以满足高电压放电的需求,同时高阶电压平台放出容量多,可用于要求高压放电的设备中。
进一步,步骤一中,在使用保鲜膜封口前,按K2CrO4:丙烯酰胺的质量比为15~30:1的比例称量丙烯酰胺,加入到K2CrO4溶液中。步骤一中加入的丙烯酰胺具有良好的分散性,使得反应物得以充分反应,以防止反应物在某个浓度高的情况下生成速率过快,导致产物纳米铬酸银团聚而形成大颗粒,加入丙烯酰胺可以使得最终产物纳米铬酸银的形貌均一。
进一步,采用硫酸铵替代所述丙烯酰胺,硫酸铵与硫酸铵的质量比为15~30:1。
进一步,步骤四中,分离产物用去离子水、无水乙醇分别洗涤三次。采用去离子水洗涤可以除去多于的K2CrO4溶液和丙烯酰胺;使用无水乙醇洗涤可以除去多于丙烯酰胺或硫酸铵以及未反应的Ag+。洗掉杂质可以提升产物纳米铬酸银的纯度,纯度越高,放电容量和克比容量越高;相比于没洗掉杂质的情况而言,XRD图会有杂峰出现,放电比容量相对降低,放电曲线会有未知平台出现,影响最终放电容量。
进一步,步骤三中,AgNO3溶液的添加速度是1~4ml/min。步骤三中的AgNO3溶液以1~4ml/min的缓慢速度加入K2CrO4溶液中,可以防止沉淀生成速度过快,进而避免形成的铬酸银来不及散开而团聚形成大颗粒,确保产物形貌均一,也确保产物(即铬酸银)更容易达到纳米尺寸,拥有高的比表面积,进而得到较高放电容量的纳米铬酸银。
进一步,步骤一中,磁力搅拌器的转速为600r/min。
进一步,步骤三中,超声结束后,盖好保鲜膜,静置15~30min再进行步骤四的操作。静置操作的作用是让生成的产物得到完全的稳定沉淀。
进一步,步骤一中所采用的搅拌器为磁力搅拌器。
附图说明
图1为本发明一种纳米铬酸银的制备方法实施例2得到的纳米Ag2CrO4样品XRD图;
图2为本发明一种纳米铬酸银的制备方法实施例2得到的纳米Ag2CrO4样品分别在放大倍数为5nm和20nm下的透射电镜图;
图3为本发明一种纳米铬酸银的制备方法实施例2得到的纳米铬酸银用于Li-Ag2CrO4电池在0.05C下放电曲线图;
图4为本发明一种纳米铬酸银的制备方法实施例2得到的纳米铬酸银用于Li-Ag2CrO4电池在1C下放电曲线图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明:
实施例1:一种纳米铬酸银的制备方法,包括以下步骤:
步骤一、材料准备:准备20ml浓度为0.05mol/L的K2CrO4溶液,倒入烧杯中,并按质量比15:1(K2CrO4:丙烯酰胺)的比例称量丙烯酰胺,加入到K2CrO4溶液中;并使用保鲜膜封口,磁力搅拌器调整至500r/min搅拌10min;
步骤二、预处理:磁力搅拌结束后,将步骤一的混合溶液放入超声设备中超声5min;
步骤三、超声混合:保持超声状态,揭开保鲜膜,以1~4ml/min的速度向步骤二的溶液中加入浓度为0.05mol/L的AgNO3溶液20ml,超声15min,超声结束后,盖好保鲜膜,静置15min;
步骤四、产物分离、干燥:得到的产物用离心分离机在1300r/min下离心分离,分离产物用去离子水、无水乙醇分别洗涤三次,最后在60℃真空干燥箱内干燥8h,得到最终的纳米铬酸银样品。
实施例2:一种纳米铬酸银的制备方法,包括以下步骤:
步骤一、材料准备:准备25ml浓度为0.055mol/L的K2CrO4溶液,倒入烧杯中,并按质量比20:1(K2CrO4:丙烯酰胺)的比例称量丙烯酰胺,加入到K2CrO4溶液中;并使用保鲜膜封口,磁力搅拌器调整至650r/min搅拌10min;
步骤二、预处理:磁力搅拌结束后,将步骤一的混合溶液放入超声设备中超声10min;
步骤三、超声混合:保持超声状态,揭开保鲜膜,以1~4ml/min的速度向步骤二的溶液中加入浓度为0.05mol/L的AgNO3溶液25ml,超声20min,超声结束后,盖好保鲜膜,静置20min;
步骤四、产物分离、干燥:得到的产物用离心分离机在1400r/min下离心分离,分离产物用去离子水、无水乙醇分别洗涤三次,最后在80℃真空干燥箱内干燥10h,得到最终的纳米铬酸银样品。
实施例3:一种纳米铬酸银的制备方法,包括以下步骤:
步骤一、材料准备:准备40ml浓度为0.10mol/L的K2CrO4溶液,倒入烧杯中,并按质量比30:1(K2CrO4:丙烯酰胺)的比例称量丙烯酰胺,加入到K2CrO4溶液中;并使用保鲜膜封口,磁力搅拌器调整至700r/min搅拌15min;
步骤二、预处理:磁力搅拌结束后,将步骤一的混合溶液放入超声设备中超声10min;
步骤三、超声混合:保持超声状态,揭开保鲜膜,以1~4ml/min的速度向步骤二的溶液中加入浓度为0.10mol/L的AgNO3溶液40ml,超声20min,超声结束后,盖好保鲜膜,静置30min;
步骤四、产物分离、干燥:得到的产物用离心分离机在1600r/min下离心分离,分离产物用去离子水、无水乙醇分别洗涤三次,最后在80℃真空干燥箱内干燥10h,得到最终的纳米铬酸银样品。
实施例4:与实施例1的区别是方案中的丙烯酰胺采用硫酸铵代替,且质量比K2CrO4:硫酸铵为:15:1。
实施例5:与实施例1的区别是方案中的丙烯酰胺采用硫酸铵代替,且质量比K2CrO4:硫酸铵为:20:1。
实施例6:与实施例1的区别是方案中的丙烯酰胺采用硫酸铵代替,且质量比K2CrO4:硫酸铵为:30:1。
以通过实施例2的方案得到的纳米铬酸银为样本,进行克比容量和电压输出容量的测试,结果如图1~图4所示:
图1是纳米铬酸银样品与标准样品卡片的比对图,可以看到,纳米铬酸银样品的峰位置及强度与标准样品能很好的重合。说明此方法制备的纳米铬酸银的纯度很高,无其他杂质。
图2是纳米铬酸银样品的透射电镜图。从图中5nm和20nm的放大倍数可看出纳米铬酸银样品平均尺寸在纳米级。
结合图3和图4的结果看出:
1、纳米化后使铬酸银的克比容量提高了30%以上。在0.05C倍率下放电,相比于非纳米级提高了220mAh/g左右;在1C倍率下放电,纳米级铬酸银克比容量相比于非纳米级提高了240mAh/g左右;
2、提高了电压平台。在0.05C倍率下,纳米级铬酸银的首个电压平台稳定在3V,而非纳米级只有2.8V;在1C倍率下,纳米级铬酸银的首个电压平台稳定在2.8V,而非纳米级只有2.6V;
3、高阶电压平台输出容量增多。在0.05C倍率下,纳米级铬酸银的高阶电压平台输出容量380mAh/g左右,而非纳米级输出容量仅为210mAh/g;在1C倍率下,纳米级铬酸银的高阶电压平台输出容量为390mAh/g左右,而非纳米级输出容量仅为170mAh/g。
为了与非纳米级铬酸银进行比对说明,以上描述中纳米级铬酸银即纳米铬酸银。
Claims (8)
1.一种纳米铬酸银的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、材料准备:准备20~40ml浓度为0.05~0.10mol/L的K2CrO4溶液,倒入烧杯中,并使用保鲜膜封口,并于500~700r/min的搅拌器中搅拌10~15min;
步骤二、预处理:磁力搅拌结束后,将步骤一的溶液放入超声设备中超声处理5~10min;
步骤三、超声混合:保持超声状态,揭开保鲜膜,向步骤二的溶液中加入浓度为0.05~0.10mol/L的AgNO3溶液20~40ml,超声处理15~20min,超声结束后,盖好保鲜膜;
步骤四、产物分离、干燥:得到的产物在1300~1600r/min下离心分离,分离产物经洗涤后在60~80℃真空干燥箱内干燥8~10h,得到最终的纳米铬酸银样品。
2.根据权利要求1所述的一种纳米铬酸银的制备方法,其特征在于,步骤一中,在使用保鲜膜封口前,按K2CrO4:丙烯酰胺的质量比为15~30:1的比例称量丙烯酰胺,加入到K2CrO4溶液中。
3.根据权利要求2所述的一种纳米铬酸银的制备方法,其特征在于:采用硫酸铵替代所述丙烯酰胺,硫酸铵与硫酸铵的质量比为15~30:1。
4.根据权利要求3所述的一种纳米铬酸银的制备方法,其特征在于:步骤四中,分离产物用去离子水、无水乙醇分别洗涤三次。
5.根据权利要求1~4任一项所述的一种纳米铬酸银的制备方法,其特征在于:步骤三中,AgNO3溶液的添加速度是1~4ml/min。
6.根据权利要求5所述的一种纳米铬酸银的制备方法,其特征在于:步骤一中,磁力搅拌器的转速为600r/min。
7.根据权利要求6所述的一种纳米铬酸银的制备方法,其特征在于:步骤三中,超声结束后,盖好保鲜膜,静置15~30min再进行步骤四的操作。
8.根据权利要求1~4、6、7中任一项所述的一种纳米铬酸银的制备方法,其特征在于:步骤一中所采用的搅拌器为磁力搅拌器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011077067.7A CN112194184A (zh) | 2020-10-10 | 2020-10-10 | 一种纳米铬酸银的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011077067.7A CN112194184A (zh) | 2020-10-10 | 2020-10-10 | 一种纳米铬酸银的制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112194184A true CN112194184A (zh) | 2021-01-08 |
Family
ID=74012617
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202011077067.7A Pending CN112194184A (zh) | 2020-10-10 | 2020-10-10 | 一种纳米铬酸银的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112194184A (zh) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104308181A (zh) * | 2014-10-17 | 2015-01-28 | 浙江工业大学 | 一种制备纳米级零价铁及纳米级双金属Cu/Fe的方法 |
CN104445350A (zh) * | 2014-12-12 | 2015-03-25 | 广西科技大学 | 采用超声辅助沉淀法制备的y2o3超细粉 |
CN105244495A (zh) * | 2015-10-08 | 2016-01-13 | 昆明理工大学 | 一种复合氢氧化物纳米片的制备方法 |
CN105280897A (zh) * | 2015-09-15 | 2016-01-27 | 长沙理工大学 | 一种锂离子电池负极材料C/ZnO/Cu复合材料的制备方法 |
CN108675348A (zh) * | 2018-07-04 | 2018-10-19 | 江苏大学 | 一种制备超细氧化锆粉体的方法 |
-
2020
- 2020-10-10 CN CN202011077067.7A patent/CN112194184A/zh active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104308181A (zh) * | 2014-10-17 | 2015-01-28 | 浙江工业大学 | 一种制备纳米级零价铁及纳米级双金属Cu/Fe的方法 |
CN104445350A (zh) * | 2014-12-12 | 2015-03-25 | 广西科技大学 | 采用超声辅助沉淀法制备的y2o3超细粉 |
CN105280897A (zh) * | 2015-09-15 | 2016-01-27 | 长沙理工大学 | 一种锂离子电池负极材料C/ZnO/Cu复合材料的制备方法 |
CN105244495A (zh) * | 2015-10-08 | 2016-01-13 | 昆明理工大学 | 一种复合氢氧化物纳米片的制备方法 |
CN108675348A (zh) * | 2018-07-04 | 2018-10-19 | 江苏大学 | 一种制备超细氧化锆粉体的方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
SHIRIN SHAKER-AGJEKANDY,ET AL.: "Ultrasonic-assisted preparation of novel ternary ZnO/AgI/Ag2CrO4 nanocomposites as visible-light-driven photocatalysts with excellent activity", 《MATERIALS SCIENCE IN SEMICONDUCTOR PROCESSING》 * |
黄凤萍等: "Ag2CrO4/ZnO复合光催化剂的制备及光催化性能研究", 《化工新型材料》 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104495935B (zh) | 一种二硫化钼纳米片层的剥离制备方法 | |
CN110040790B (zh) | 一种高球形度镍钴锰三元前驱体及其制备方法 | |
EP3620437B1 (en) | Linear hierarchical structure lithium titanate material, preparation and application thereof | |
CN100422076C (zh) | 硅/炭核壳结构纳米复合材料及其制备方法和用途 | |
CN106328910A (zh) | 一种球形的氮掺杂碳材料与过渡金属氧化物的复合材料及其制备方法 | |
CN105609722B (zh) | 一种双重修饰的SnO2@C/石墨烯纳米复合物负极材料的制备方法 | |
CN104779388A (zh) | 镍钴二元正极材料前驱体制备方法以及该法制得镍钴二元正极材料前驱体 | |
CN112103485A (zh) | 一种0d/2d量子点/石墨烯纳米卷异质结构电极材料的制备方法 | |
CN109244411B (zh) | 介孔纳米氧化钨包覆的nca正极材料及其制法与锂离子电池 | |
CN112838201A (zh) | 一种Cu2MoS4复合负极材料及其制备方法和钠离子电池 | |
CN114314541B (zh) | 一种高压密用磷酸铁及其制备方法 | |
CN113285071B (zh) | 磷酸铁锂及其制备方法与应用 | |
CN113629230B (zh) | 一种锂离子电池负极材料及其制备方法 | |
CN112194184A (zh) | 一种纳米铬酸银的制备方法 | |
CN106186082B (zh) | 一种Fe2O3相变合成的Fe3O4空心纳米粒子及其应用 | |
CN110165201B (zh) | 一种Si@Cu空心核壳复合材料的制备方法 | |
CN108063238A (zh) | 一种硫化铜/硫化钼二元复合电池负极材料的制备方法 | |
CN112510197A (zh) | 一种钠离子电池负极材料及其制备方法和应用 | |
CN109133160A (zh) | 一种高性能电池小晶体尺寸4bs添加剂制备方法 | |
CN112038571B (zh) | 氧化亚硅复合负极材料及其制备方法和锂离子电池 | |
CN108336335A (zh) | 一种用作锂离子电池负极材料的钼酸钴/二硫化钼复合材料及其制备 | |
CN110993950B (zh) | 一种核壳结构正极材料、其制备方法和在锂离子电池中的应用 | |
CN113044881A (zh) | 一种多级结构四氧化二锑石墨烯复合材料及其制备方法和应用 | |
CN110429266B (zh) | 一种锂离子电池正极材料及其制备方法 | |
CN106299313A (zh) | 一种锂离子电极复合纳米材料及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210108 |