CN114335499B - 一种十字交叉结构的钴钒锂离子电池负极材料及其制备方法 - Google Patents
一种十字交叉结构的钴钒锂离子电池负极材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114335499B CN114335499B CN202111554854.0A CN202111554854A CN114335499B CN 114335499 B CN114335499 B CN 114335499B CN 202111554854 A CN202111554854 A CN 202111554854A CN 114335499 B CN114335499 B CN 114335499B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lithium ion
- ion battery
- anode material
- cobalt
- vanadium lithium
- 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.)
- Active
Links
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 44
- 239000010405 anode material Substances 0.000 title claims abstract description 31
- DXZDLCHBVMFARZ-UHFFFAOYSA-N [V].[Li].[Co] Chemical compound [V].[Li].[Co] DXZDLCHBVMFARZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 28
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 21
- UNTBPXHCXVWYOI-UHFFFAOYSA-O azanium;oxido(dioxo)vanadium Chemical compound [NH4+].[O-][V](=O)=O UNTBPXHCXVWYOI-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims abstract description 17
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 claims abstract description 11
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- QGUAJWGNOXCYJF-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O QGUAJWGNOXCYJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 10
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 10
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 8
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 abstract 2
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 14
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 14
- LLESOAREQXNYOK-UHFFFAOYSA-N cobalt vanadium Chemical compound [V].[Co] LLESOAREQXNYOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 7
- 229910001429 cobalt ion Inorganic materials 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- -1 vanadate ions Chemical class 0.000 description 3
- LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N vanadate(3-) Chemical compound [O-][V]([O-])([O-])=O LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000446313 Lamella Species 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 2
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 2
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 238000011895 specific detection Methods 0.000 description 2
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical group O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIPNSKYNPDTRPC-UHFFFAOYSA-N N-[2-oxo-2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 NIPNSKYNPDTRPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N Zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- WRWZNPYXEXPBAY-UHFFFAOYSA-N azane cobalt Chemical compound N.[Co] WRWZNPYXEXPBAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+) Chemical compound [Co+2] XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000010041 electrostatic spinning Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000011232 storage material Substances 0.000 description 1
- 150000003623 transition metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
一种十字交叉结构的钴钒锂离子电池负极材料及其制备方法。本发明属于锂离子电池负极材料领域。本发明为解决现有结构的锂离子电池负极材料，其结构为材料体积膨胀提供的缓冲空间有限，且该结构的构建过程复杂，可控性较差的技术问题。本发明的产品为具有十字交叉结构的Co3(OH)2V2O7·2H2O，所述十字交叉结构由两个正六边形片层互穿而成。方法：在含有氨水的偏钒酸铵的水溶液中加入六水合硝酸钴的水溶液，搅拌均匀后通过水热合成、洗涤、烘干得到产物。本发明具有制备工艺简单且环境友好的特点。作为电极材料，可为锂离子电池负极材料在体积膨胀过程中提供充足的缓冲空间，从而提高电极材料的性能，本发明的锂离子电池负极材料具有较好的倍率性能和循环稳定性。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池负极材料领域，具体涉及一种十字交叉结构的钴钒锂离子电池负极材料及其制备方法。
背景技术
能源是人类社会发展的关键。锂离子电池因质量轻、功率大广泛应用于各种便携设备，有望成为高能量密度的储能装置，以便应用于混动汽车、甚至是电动汽车上取代传统动力汽车。目前，产业化的锂离子电池负极材料主要是石墨类负极，其最大理论比容量只有372mAh/g，严重限制了电动汽车的能量密度和功率密度，影响汽车的动力性能和续航寿命。因此，研究并开发高容量、性能稳定的负极材料具有现实应用价值。过渡金属化合物因较高的理论比容量吸引了越来越多的关注，其中钴钒化合物是一类放电比容量高、稳定性良好的储能材料，在锂离子电池领域有很好的前景。
锂离子电池负极材料在循环过程中会出现材料的体积膨胀、粉化，甚至从极片上脱落从而导致电极材料循环稳定性变差，容量变小。为了缓解循环过程中体积膨胀问题，构建多孔、空心等不同纳米结构的负极材料就会为材料的体积膨胀提供有效的缓冲空间。然而目前现有负极材料的结构能够为材料体积膨胀提供的缓冲空间仍然有限，且该结构的构建都十分复杂，如静电纺丝法、模板法、电化学沉积法等，或者包覆、复合等手段，可控性较差。
发明内容
本发明为解决现有结构的锂离子电池负极材料，其结构为材料体积膨胀提供的缓冲空间有限，且该结构的构建过程复杂，可控性较差的技术问题，而提供了一种十字交叉结构的钴钒锂离子电池负极材料及其制备方法。
本发明的一种十字交叉结构的钴钒锂离子电池负极材料为具有十字交叉结构的Co3(OH)2V2O7·2H2O，所述十字交叉结构由两个正六边形片层互穿而成。
进一步限定，所述正六边形片层厚度为50nm～80nm，边长为700nm～800nm。
本发明的一种十字交叉结构的钴钒锂离子电池负极材料的制备方法按以下步骤进行：
步骤1：将偏钒酸铵溶于预热的去离子水，待偏钒酸铵完全溶解后加入氨水，得到溶液A；所述偏钒酸铵的质量与氨水的体积的比为0.4g：(0.32～0.34)mL；
步骤2：将六水合硝酸钴溶于水，得到溶液B；
步骤3：将溶液A与溶液B混合后于室温下持续搅拌，然后于反应釜中进行水热反应，反应完全后产物用乙醇和去离子水交替洗涤，干燥后，得到具有十字交叉结构的Co3(OH)2V2O7·2H2O，即十字交叉结构的钴钒锂离子电池负极材料。
进一步限定，步骤1中所述偏钒酸铵的质量与氨水的体积的比为0.4g：0.33mL。
进一步限定，步骤1中所述偏钒酸铵的质量与去离子水的体积的比为0.4g：(15～25)mL。
进一步限定，步骤1中所述预热的去离子水的温度为70～90℃。
进一步限定，步骤2中所述六水合硝酸钴的质量与水的体积的比为0.6g：(15～25)mL。
进一步限定，步骤3中溶液A中偏钒酸铵与溶液B中六水合硝酸钴的质量比为1：(1.25～1.75)。
进一步限定，步骤3中溶液A中偏钒酸铵与溶液B中六水合硝酸钴的质量比为1：1.5。
进一步限定，步骤3中所述持续搅拌的转速为800rpm～1000rpm，温度为室温，时间为1h～2h。
进一步限定，步骤3中所述水热反应的温度为170～190℃，时间为10h～12h。
本发明与现有技术相比具有的显著效果：
1、本发明公开了一种简单的制备十字交叉结构钴钒化合物的方法，并将其用于锂离子电池的负极，结果表明，这种十字交叉结构的钴钒化合物具有优异的放电比容量和较好的循环稳定性。
2、本发明所制备的交叉结构的钴钒化合物不同于相同数量级尺寸的六角片层结构，立体的交叉片层，可以提供相互支撑的位点，缓解微观结构的胀开导致宏观结构的崩塌，提高材料在循环过程中的稳定性。此外，同一数量级尺寸的交叉结构相对于六角片层可以提供更多的锂离子存储位点，进而实现更多锂离子的传输，提高锂离子电池的电化学性能。
3、氨水的加入为Co的沉淀提供了更友好的环境，使体系中生成钴氨配合物，配合物分子在发生电子转移前，通过钒酸根配体的桥接相联形成一种活化配合物分子，此时桥联配体在内界机理中起着双重作用，当氨水的添加量过大时，钒酸根离子便会以VO3(OH)2-的形式存在，这会使桥接的“桥”的长度延长，从而改变晶体的生长方向，交叉结构就会消失。所以，在一定浓度钒体系中，控制氨水的量，形成钒酸根“桥”是制备交叉结构的钴钒化合物的关键。
附图说明
图1为实施例1所得产物的SEM图；
图2为实施例1所得产物的XRD图；
图3为实施例1所得产物的热重分析曲线图；
图4为实施例2所得产物的SEM图；
图5为实施例3所得产物的SEM图；
图6为对比例1所得产物的SEM图；
图7为对比例2所得产物的SEM图；
图8为对比例3所得产物的SEM图；
图9为对比例4所得产物的SEM图；
图10为对比例5所得产物的SEM图；
图11为对比例6所得产物的SEM图；
图12为实施例1所得产物作为锂离子电池负极材料的倍率性能曲线；
图13为实施例1所得产物作为锂离子电池负极材料的循环性能曲线；
图14为实施例1所得产物作为锂离子电池负极材料循环后电极片的SEM。
具体实施方式
实施例1、本实施例的一种十字交叉结构的钴钒锂离子电池负极材料为具有十字交叉结构的Co3(OH)2V2O7·2H2O，所述十字交叉结构由两个正六边形片层互穿而成，所述正六边形片层厚度为70nm，边长为750nm。
制备实施例1所述的十字交叉结构的钴钒锂离子电池负极材料的方法按以下步骤进行：
步骤1：将0.4g偏钒酸铵溶于20mL 80℃的去离子水，待偏钒酸铵完全溶解后加入0.33mL氨水，得到溶液A；
步骤2：将0.6g六水合硝酸钴溶于20mL水，得到溶液B；
步骤3：将溶液A与溶液B混合后于850rpm、25℃下持续搅拌1h，然后于反应釜中在180℃下进行水热反应12h，反应完全后产物用乙醇和去离子水交替洗涤，各洗涤3次，于60℃下干燥24h后，得到具有十字交叉结构的Co3(OH)2V2O7·2H2O，即十字交叉结构的钴钒锂离子电池负极材料。
图1为实施例1所得产物的SEM图，从图1可以看出，本发明的Co3(OH)2V2O7·2H2O为十字交叉结构，这种结构由两个规则的正六边形片层相互交叉得到，此结构为缓解体积膨胀提供了空间与支撑。
图2为实施例1所得产物的XRD图，从图2可以看出，本发明的产物与Zn3(OH)2V2O7·2H2O的PDF卡片50-0570有着极为相似的相对峰强度。由此可知，原子半径相对较小的钴离子取代原有晶格中锌离子的位置，晶胞发生收缩，XRD的峰值向着较大的角度方向偏移，而较大2θ角的位置峰的位移较为明显，这就可以将12.3°和30.0°两个较小的2θ处的峰分别归属于(001)和(012)晶面。并可以发现Zn3(OH)2V2O7·2H2O较大2θ角32.06°、34.19°和36.46°所对应的(111)、(020)和(021)晶面的均向高角度进行了不同程度的偏移，但是整体晶胞没有发生较大的改变。因此，可以将所制备的钴钒化合物样品匹配为钴钒氢氧化物Co3(OH)2V2O7·2H2O。
图3为实施例1所得产物的热重分析曲线图，从图3可以看出，220℃失重的7.3％为氢氧化物中的结晶水，740℃左右恒定不再有重量变化，此时失去的是氢氧化物中的结合水。根据Co3(OH)2V2O7·2H2O质量分数计算，结合水占7.8％，晶体水占3.9％。实验数据与理论值接近，因此，可以进一步确定用氨水制备的十字交叉结构的钴钒化合物为Co3(OH)2V2O7·2H2O。
实施例2：本实施例与实施例1不同的是：步骤1中氨水的量为0.32mL。其他步骤及参数与实施例1相同。
实施例3：本实施例与实施例1不同的是：步骤1中氨水的量为0.34mL。其他步骤及参数与实施例1相同。
图4为实施例2所得产物的SEM图，图5为实施例3所得产物的SEM图，从图4-5可以看出，本发明获得了十字交叉结构的钴钒化合物，且相互交叉的正六边形片层形状规则且饱满，该种结构可显著提升锂离子电池负极材料在体积膨胀过程中的缓冲空间。
对比例1：本实施例与实施例1不同的是：步骤1中不加氨水。其他步骤及参数与实施例1相同。
对比例2：本实施例与实施例1不同的是：步骤1中氨水的量为0.2mL。其他步骤及参数与实施例1相同。
对比例3：本实施例与实施例1不同的是：步骤1中氨水的量为0.3mL。其他步骤及参数与实施例1相同。
对比例4：本实施例与实施例1不同的是：步骤1中氨水的量为0.35mL。其他步骤及参数与实施例1相同。
对比例5：本实施例与实施例1不同的是：步骤3中水热反应时间为20min。其他步骤及参数与实施例1相同。
对比例6：本实施例与实施例1不同的是：步骤3中水热反应时间为25min。其他步骤及参数与实施例1相同。
图6-9依次为对比例1-4所得产物的SEM图，从图6-9可以看出，样品依次呈现纳米线和不规则粒子的堆积状、棱柱状、不规则的纳米片层、纳米线和棱柱状。
图10-11依次为对比例5-6所得产物的SEM图，从图10-11可以看出，样品呈现纳米颗粒状。
效果例1：将实施例1得到的具有十字交叉结构的Co3(OH)2V2O7·2H2O作为锂离子电池负极材料的性能进行检测，具体过程如下：
(1)组装锂离子电半电池：将实施例1的具有十字交叉结构的Co3(OH)2V2O7·2H2O、导电碳和聚偏氟乙烯以8：1：1(质量比)充分混合后涂布在铜箔上，烘干、裁切后做为工作电极，以金属锂片作为对电极，选择1M的六氟磷酸锂的有机溶液作为电解液，溶剂为碳酸乙烯酯:碳酸丙烯酯：碳酸二甲酯按1：1：1的质量比混合而成，组装电池。
(2)在武汉蓝电电池测试系统CT2001A上进行充放电性能测试，考察在不同电流下材料的比容量以及其循环稳定性，具体检测过程及结果如下：
①倍率性能：在室温条件下，依次以不同的电流密度在0.01V～3.00V电压区间内进行恒电流充放电的倍率性能测试，充放电后放电比容量如图12所示，从图12可以看出，在0.1A/g的电流密度下，首次放电比容量高达1837.64mAh/g，10次充放电后其放电比容量趋于稳定可以达到455.47mAh/g，在0.2A/g的电流密度下其第15圈的放电比容量为420.80mAh/g，在0.3A/g的电流密度下其第20圈的放电比容量为389.66mAh/g，在0.4A/g的电流密度下其第25圈的放电比容量为350.58mAh/g，在0.5A/g的电流密度下其第30圈的放电比容量为330.38mAh/g，在1A/g的较大电流密度下第35圈的放电比容量为244.78mAh/g，将其继续降低电流大小在0.1A/g的电流密度下第40圈的放电比容量为453.80mAh/g，接近第10圈的放电比容量455.47mAh/g，可以看出，交叉结构的钴钒锂离子负极材料具有较好的倍率性能。
②循环性能：在室温条件下，以1A/g电流密度在0.01V～3.00V区间内进行恒电流充放电循环测试，结果如图13所示，从图13可以看出，所制备交叉结构的钒酸钴氢氧化物的首次放电比容量非常高，达到1586.18mAh/g，第10圈后放电比容量高达578.51mAh/g，第20圈后放电比容量370.53mAh/g，第30圈后放电比容量311.35mAh/g，第40圈后放电比容量279.65mAh/g，第50圈后放电比容量仍高达248.47mAh/g，第60圈后放电比容量229.39mAh/g。
③对在1A/g电流下循环60圈后的电池极片进行SEM测试，观察交叉结构的变化。如图14所示。有图1和图14对比可以看出，钴钒化合物整体会出现粉碎，但是交叉结构依然存在，交叉结构可以缓解锂离子在钴钒化合物晶格中的应变力的作用，提高其放电比容量和循环性能。
Claims (10)
1.一种十字交叉结构的钴钒锂离子电池负极材料，其特征在于，该锂离子电池负极材料为具有十字交叉结构的Co3(OH)2V2O7·2H2O，所述十字交叉结构由两个正六边形片层互穿而成。
2.根据权利要求1所述的一种十字交叉结构的钴钒锂离子电池负极材料，其特征在于，所述正六边形片层厚度为50nm～80nm，边长为700nm～800nm。
3.如权利要求1或2所述的一种十字交叉结构的钴钒锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，该制备方法按以下步骤进行：
步骤1：将偏钒酸铵溶于预热的去离子水，待偏钒酸铵完全溶解后加入氨水，得到溶液A；所述偏钒酸铵的质量与氨水的体积的比为0.4g：(0.32～0.34)mL；
步骤2：将六水合硝酸钴溶于水，得到溶液B；
步骤3：将溶液A与溶液B混合后于室温下持续搅拌，然后于反应釜中进行水热反应，反应完全后产物用乙醇和去离子水交替洗涤，干燥后，得到具有十字交叉结构的Co3(OH)2V2O7·2H2O，即十字交叉结构的钴钒锂离子电池负极材料。
4.根据权利要求3所述的一种十字交叉结构的钴钒锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，步骤1中所述偏钒酸铵的质量与氨水的体积的比为0.4g：0.33mL。
5.根据权利要求3所述的一种十字交叉结构的钴钒锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，步骤1中所述偏钒酸铵的质量与去离子水的体积的比为0.4g：(15～25)mL。
6.根据权利要求3所述的一种十字交叉结构的钴钒锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，步骤1中所述预热的去离子水的温度为70～90℃。
7.根据权利要求3所述的一种十字交叉结构的钴钒锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，步骤2中所述六水合硝酸钴的质量与水的体积的比为0.6g：(15～25)mL。
8.根据权利要求3所述的一种十字交叉结构的钴钒锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，步骤3中溶液A中偏钒酸铵与溶液B中六水合硝酸钴的质量比为1：(1.25～1.75)。
9.根据权利要求8所述的一种十字交叉结构的钴钒锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，步骤3中溶液A中偏钒酸铵与溶液B中六水合硝酸钴的质量比为1：1.5。
10.根据权利要求3所述的一种十字交叉结构的钴钒锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，步骤3中所述持续搅拌的转速为800rpm～1000rpm，温度为室温，时间为1h～2h，步骤3中所述水热反应的温度为170～190℃，时间为10h～12h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111554854.0A CN114335499B (zh) | 2021-12-17 | 2021-12-17 | 一种十字交叉结构的钴钒锂离子电池负极材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111554854.0A CN114335499B (zh) | 2021-12-17 | 2021-12-17 | 一种十字交叉结构的钴钒锂离子电池负极材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114335499A CN114335499A (zh) | 2022-04-12 |
| CN114335499B true CN114335499B (zh) | 2024-01-26 |
Family
ID=81053000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111554854.0A Active CN114335499B (zh) | 2021-12-17 | 2021-12-17 | 一种十字交叉结构的钴钒锂离子电池负极材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114335499B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103413938A (zh) * | 2013-04-08 | 2013-11-27 | 三峡大学 | 一种锂离子电池焦钒酸盐负极材料及制备方法 |
| CN106784816A (zh) * | 2016-12-23 | 2017-05-31 | 石家庄学院 | 碱式钒酸钴微米片材料及其制备方法 |
| CN108155357A (zh) * | 2016-12-02 | 2018-06-12 | 三星Sdi株式会社 | 用于锂二次电池的基于镍的活性材料、其制备方法、和包括包含其的正极的锂二次电池 |
| CN109713217A (zh) * | 2019-01-02 | 2019-05-03 | 重庆天齐锂业有限责任公司 | 复合金属锂负极及其制备方法与应用 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103094530B (zh) * | 2011-10-28 | 2015-05-20 | 微宏动力系统（湖州）有限公司 | 锂离子电池负极材料的制备方法 |
-
2021
- 2021-12-17 CN CN202111554854.0A patent/CN114335499B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103413938A (zh) * | 2013-04-08 | 2013-11-27 | 三峡大学 | 一种锂离子电池焦钒酸盐负极材料及制备方法 |
| CN108155357A (zh) * | 2016-12-02 | 2018-06-12 | 三星Sdi株式会社 | 用于锂二次电池的基于镍的活性材料、其制备方法、和包括包含其的正极的锂二次电池 |
| CN106784816A (zh) * | 2016-12-23 | 2017-05-31 | 石家庄学院 | 碱式钒酸钴微米片材料及其制备方法 |
| CN109713217A (zh) * | 2019-01-02 | 2019-05-03 | 重庆天齐锂业有限责任公司 | 复合金属锂负极及其制备方法与应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114335499A (zh) | 2022-04-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chang et al. | Green energy storage chemistries based on neutral aqueous electrolytes | |
| Liu et al. | Microwave-assisted hydrothermal synthesis of Mn3O4/reduced graphene oxide composites for high power supercapacitors | |
| Zhang et al. | Nanowire Na0. 35MnO2 from a hydrothermal method as a cathode material for aqueous asymmetric supercapacitors | |
| Li et al. | A comparative study of Ni–Mn layered double hydroxide/carbon composites with different morphologies for supercapacitors | |
| Zhang et al. | The FeVO4· 0.9 H2O/graphene composite as anode in aqueous magnesium ion battery | |
| Song et al. | Synergistic stabilizing lithium sulfur battery via nanocoating polypyrrole on cobalt sulfide nanobox | |
| Gao et al. | Growing Co–Ni–Se nanosheets on 3D carbon frameworks as advanced dual functional electrodes for supercapacitors and sodium ion batteries | |
| Liang et al. | Synthesis of mesoporous β-Na0. 33V2O5 with enhanced electrochemical performance for lithium ion batteries | |
| CN102208631A (zh) | 超长单晶v2o5纳米线/石墨烯正极材料及制备方法 | |
| Sun et al. | Co-intercalation strategy of constructing partial cation substitution of ammonium vanadate {(NH 4) 2 V 6 O 16} for stable zinc ion storage | |
| Bie et al. | Graphite nanoplates firmly anchored with well-dispersed porous Zn3V2O8 nanospheres: rational fabrication and enhanced lithium storage capability | |
| WO2015021789A1 (zh) | 一种高倍率水系碱金属电化学电池正极材料及其制备方法 | |
| Jing et al. | Lithium-sulfur battery cathodes made of porous biochar support CoFe@ NC metal nanoparticles derived from Prussian blue analogues | |
| Ding et al. | Fabrication of a sandwich structured electrode for high-performance lithium–sulfur batteries | |
| Park et al. | MnO/C nanocomposite prepared by one-pot hydrothermal reaction for high performance lithium-ion battery anodes | |
| CN105355466A (zh) | 一种钒氧化物插层镍铝水滑石电极材料的制备方法 | |
| Shetty et al. | Hydrothermally synthesized Bi2MoO6/Reduced Graphene Oxide composite as anodes for lithium-ion batteries | |
| Wang et al. | Enhanced cyclic performance of Cu2V2O7/reduced Graphene Oxide mesoporous microspheres assembled by nanoparticles as anode for Li-ion battery | |
| CN111769265B (zh) | 一种改性高镍三元正极材料的制备方法 | |
| CN107742701A (zh) | 石墨烯‑二氧化钛气凝胶复合材料及其制备和应用 | |
| Hou et al. | Hexagonal-layered Na0. 7MnO2. 05 via solvothermal synthesis as an electrode material for aqueous Na-ion supercapacitors | |
| Yin et al. | MOF-derived Mn3O4@ C hierarchical nanospheres as cathodes for aqueous Zinc-Ion batteries | |
| WO2023245949A1 (zh) | 金属 - 有机配位聚合物 m2cax 及其制备方法与应用 | |
| CN109103429A (zh) | 一种制备锂离子电池负极材料δ-MnO2/PPy的方法 | |
| Rehman Lashari et al. | Enhanced rate capability and cycling stability of novel ammonium vanadate materials used in aqueous Li-ion batteries |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |