CN115536066A - 一种铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料的制备方法和应用 - Google Patents

一种铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料的制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

一种铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料的制备方法和应用，它涉及一种钒酸铵纳米材料的制备方法和应用。本发明的目的是要解决以钒酸铵作为水系锌离子电池的正极材料，钒酸铵中过多的铵根离子占据层间，导致锌离子的嵌入和脱出过程受限，进而导致水系锌离子电池的倍率性能较差的问题。方法：一、制备偏钒酸铵溶液；二、加入草酸；三、水热反应；四、冷冻干燥；五、加入去离子水超声分散；六、加入盐酸，磁力搅拌，离心洗涤，冷冻干燥。一种铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料作为水系锌离子电池正极材料使用。本发明采用简单的酸处理方法去除钒酸铵层间过多的铵根离子，促进锌离子在电池充放电过程中的嵌入和脱出。

Description

一种铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料的制备方法和 应用
技术领域
本发明涉及一种钒酸铵纳米材料的制备方法和应用。
背景技术
近年来，随着化石能源的不断深入开采和使用，引发的全球性能源危机和化石能源燃烧造成的环境污染已经愈加严重，进一步影响人们生活和社会发展，因此，风能、太阳能、潮汐能和核能等清洁能源的开发和使用已经迫在眉睫。然而这些清洁能源普遍存在地域分布不均、波动性较大和间歇性等问题，需要通过大规模能源存储系统的协调作用才可以整合并入电力网络中便于人们生活等方面使用。因此，寻求并开发一种安全、高效的储能体系成为清洁能源实际使用的一个重大挑战。
锂离子电池便因其高能量密度和循环寿命长等优点在便携式电子设备、通讯领域以及电动汽车市场等方面都取得巨大的成功。然而，地壳中稀缺的锂资源、不断增加的高成本以及有机电解液易燃性带来的严重安全风险都进一步限制锂离子电池在大规模能源存储领域的实际应用。相较于锂离子电池，水系锌离子电池以锌箔作为电池负极，具有储量丰富，成本低廉，高的理论比容量(820mAhg-1)和较低的氧化还原电位等明显优势。此外，其采用水系电解液不仅具有更高的离子电导率，还避免有机电解液毒性对环境的污染和因电解液引起的自燃和爆炸等安全事故的发生。
目前，水系锌离子电池正极材料的研究主要集中在锰基化合物、钒基化合物、普鲁士蓝类似物等。其中，锰基化合物在充放电过程中容易发生相变以及锰的溶解，也经常受限于较差的导电性，表现出较差的循环性能和倍率性能；而普鲁士蓝类似物晶体结构稳定，但较低的质量比容量使其能量密度较低，距离实际应用的要求相差甚远。钒酸铵(NH4V4O10)由于具有大的层间距和高的理论质量比容量(491.6mAh·g-1)受到广泛的关注和研究，但过多的铵根离子占据层间，导致锌离子的嵌入和脱出过程受限，导致倍率性能较差。
发明内容
本发明的目的是要解决以钒酸铵作为水系锌离子电池的正极材料，钒酸铵中过多的铵根离子占据层间，导致锌离子的嵌入和脱出过程受限，进而导致水系锌离子电池的倍率性能较差的问题，而提供一种铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料的制备方法和应用。
本发明针对上述现存的问题，提出一种酸处理的方法，过程简单便捷，可以预先去除部分层间过多的铵根离子，得到的钒酸铵材料不仅保持原始的纳米带状形貌，且其层间距得到进一步增大，作为水系锌离子电池正极材料时表现出较高的放电比容量和良好的倍率性能；一种铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料的制备方法，具体是按以下步骤完成的：
一、将偏钒酸铵加入到去离子水中，再在水浴加热的条件下搅拌至偏钒酸铵完全溶解，得到偏钒酸铵溶液；
二、将草酸加入到偏钒酸铵溶液中，磁力搅拌，得到混合溶液；
三、将混合溶液转移到高温反应釜中，再放入烘箱中进行水热反应，待冷却到室温，得到絮状产物；
四、对絮状产物进行离心洗涤，再进行冷冻干燥，得到前驱体；
五、向前驱体中加入去离子水，超声分散，得到均匀的分散液；
六、在磁力搅拌条件下，将盐酸逐滴加入步骤五中得到的分散液中，并持续磁力搅拌，得到反应产物；使用去离子水对反应产物进行离心洗涤，然后冷冻干燥，得到铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料。
本发明的有益效果：
1、本发明中铵根离子部分移除的钒酸铵材料的制备条件温和，只需要进行简单的水热反应和酸处理过程，方法简单，对实验设备要求低，成本较低，具有明显的经济效益；
2、本发明采用简单的酸处理方法去除钒酸铵层间过多的铵根离子，不仅保持钒酸铵初始的纳米带形貌，还可以扩大材料的层间距，促进锌离子在电池充放电过程中的嵌入和脱出，在0.1A g-1电流密度下放电比容量为472.6mAh g-1，在电流密度增大到10Ag-1电流密度下，依旧具有199.5mAh g-1的放电比容量，展现出高的放电比容量和良好的倍率性能。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的(NH4)xV4O10的扫描电子显微镜图；
图2为本发明实施例1制备的(NH4)xV4O10和对照例1制备的NH4V4O10的X射线衍射图；
图3为本发明实施例1制备的(NH4)xV4O10和对照例1制备的NH4V4O10的X射线光电子能谱图；
图4为本发明实施例1制备的(NH4)xV4O10和对照例1制备的NH4V4O10的N/V原子比；
图5为本发明实施例1制备的(NH4)xV4O10在不同电流密度下倍率性能图；
图6为本发明实施例1制备的(NH4)xV4O10在5A g-1的电流密度下的长循环性能图；
图7为本发明实施例2制备的(NH4)xV4O10在不同电流密度下的倍率性能图；
图8为本发明实施例3制备的(NH4)xV4O10在不同电流密度下的倍率性能图；
图9为本发明实施例4制备的(NH4)xV4O10在不同电流密度下的倍率性能图；
图10为本发明对照例1制备的NH4V4O10在不同电流密度下的倍率性能图；
图11为本发明对照例1制备的NH4V4O10在5A g-1的电流密度下的长循环性能图。
具体实施方式
以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。
具体实施方式一：本实施方式一种铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料的制备方法，具体是按以下步骤完成的：
一、将偏钒酸铵加入到去离子水中，再在水浴加热的条件下搅拌至偏钒酸铵完全溶解，得到偏钒酸铵溶液；
二、将草酸加入到偏钒酸铵溶液中，磁力搅拌，得到混合溶液；
三、将混合溶液转移到高温反应釜中，再放入烘箱中进行水热反应，待冷却到室温，得到絮状产物；
四、对絮状产物进行离心洗涤，再进行冷冻干燥，得到前驱体；
五、向前驱体中加入去离子水，超声分散，得到均匀的分散液；
六、在磁力搅拌条件下，将盐酸逐滴加入步骤五中得到的分散液中，并持续磁力搅拌，得到反应产物；使用去离子水对反应产物进行离心洗涤，然后冷冻干燥，得到铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：步骤一中所述的偏钒酸铵的质量与去离子水的体积比为(0.25g～0.60g):(70mL～80mL)；步骤一中所述的水浴加热的温度为60℃～80℃。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：步骤二中所述的草酸与偏钒酸铵的质量比为(0.24～0.65):(0.25～0.60)；步骤二中所述的磁力搅拌的速度为700r/min～900r/min，磁力搅拌的时间为40min～60min。其它步骤与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：步骤三中所述的水热反应的温度为140℃～180℃，水热反应的时间为6h～12h。其它步骤与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：步骤四中使用去离子水对絮状产物进行离心洗涤3次～4次，再在温度为-50℃～-40℃下冷冻干燥8h～12h，得到前驱体。其它步骤与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：步骤五中所述的前驱体的质量与去离子水的体积比为(0.1g～0.2g):(100mL～200mL)；步骤五中所述的超声分散的功率为160W～180W，超声分散的时间为20min～30min。其它步骤与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：步骤六中所述的盐酸的浓度为1moL-1～2moL-1；步骤六中所述的盐酸与分散液的体积比为(0.1～5.0):(100～200)；步骤六中所述的磁力搅拌的速度为700r/min～900r/min。
其它步骤与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是：步骤六中持续磁力搅拌的时间为4h～5h；步骤六中使用去离子水对反应产物进行离心洗涤的次数为3次～4次，然后在温度为-50℃～-40℃下冷冻干燥8h～12h；步骤六中所述的铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料的化学式为(NH4)xV4O10，其中0<x<1。其它步骤与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九：本实施方式是一种铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料作为水系锌离子电池正极材料使用。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同点是：所述的水系锌离子电池的制备方法如下：将聚偏氟乙烯溶解到N-甲基吡咯烷酮中，再加入铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料和乙炔黑，混合形成浆料，其中铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料、乙炔黑和聚偏氟乙烯的质量比为7:2:1，聚偏氟乙烯与N-甲基吡咯烷酮的质量比为(3～5):(97～95)；将浆料均匀涂在钛箔表面，最后在80℃～100℃的真空条件下干燥10h～12h，得到正极极片；以锌箔为负极，以玻璃纤维为隔膜，以质量分数为42％～52％的三氟甲烷磺酸锌溶液为电解液，封装成水系锌离子电池。其它步骤与具体实施方式一至九相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例1：
一、称量0.585g偏钒酸铵于烧杯中，加入75mL去离子水，在65℃水浴条件下水浴搅拌30min到完全溶解，得到偏钒酸铵溶液；
二、称量0.63g草酸加入偏钒酸铵溶液，在搅拌速度为800r/min下磁力搅拌60min，得到混合溶液；
三、将混合溶液转移到高温反应釜中，并在烘箱中180℃条件下反应12h，待冷却到室温得到絮状产物；
四、采用去离子水将絮状产物进行3次离心洗涤，再在-48℃下冷冻干燥12h，得到前驱体；
五、称量0.2g前驱体到烧杯中，加入200mL去离子水，在超声功率为180W下超声分散30min，得到均匀的分散液；
六、在800r/min的磁力搅拌条件下，将1.0mL浓度为1mol L-1盐酸溶液逐滴加入步骤五中得到的分散液中，并在磁力搅拌速度为800r/min的条件下持续搅拌反应5h，得到反应产物；采用去离子水对得到的反应产物进行3次离心洗涤，然后在温度为-48℃下冷冻干燥12h，得到铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料((NH4)xV4O10，其中0<x<1)。
对照例1：
1)称量0.585g偏钒酸铵于烧杯中，加入75mL去离子水，在65℃水浴条件下水浴搅拌30min到完全溶解，得到偏钒酸铵溶液；
2)称量0.63g草酸加入步骤1)中得到的得到偏钒酸铵溶液中，在搅拌速度为800r/min下磁力搅拌60min，得到混合溶液；
3)将步骤2)中得到的混合溶液转移到高温反应釜中，并在烘箱中180℃条件下反应12h，待冷却到室温得到絮状产物；
4)采用去离子水将步骤3)中得到的絮状产物进行3次离心洗涤，再在-48℃下冷冻干燥12h，得到钒酸铵(NH4V4O10)材料。
图1为本发明实施例1制备的(NH4)xV4O10的扫描电子显微镜图；
从图1可以明显看出：本发明实施例1制备的(NH4)xV4O10呈现均匀的纳米带状形貌。
实施例1制备的(NH4)xV4O10和对照例1制备的NH4V4O10的X射线衍射(XRD)图谱如图2所示；
图2为本发明实施例1制备的(NH4)xV4O10和对照例1制备的NH4V4O10的X射线衍射图；
从图2可知，对照例1制备的NH4V4O10与标准卡片很好对应，在经过酸处理后，本发明实施例1制备的(NH4)xV4O10的(001)晶面对应的衍射峰向低角度偏移，说明层间的增大。
图3为本发明实施例1制备的(NH4)xV4O10和对照例1制备的NH4V4O10的X射线光电子能谱图；
图4为本发明实施例1制备的(NH4)xV4O10和对照例1制备的NH4V4O10的N/V原子比；
图3～图4可以证明：酸处理可以一定程度上去除部分铵根离子。
水系锌离子电池的制备方法如下：
将聚偏氟乙烯溶解到N-甲基吡咯烷酮中，再加入实施例1制备的铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料(活性材料)和乙炔黑，混合形成浆料，其中实施例1制备的铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料、乙炔黑和聚偏氟乙烯的质量比为7:2:1，聚偏氟乙烯与N-甲基吡咯烷酮的质量比为3:97；将浆料均匀涂在20μm的钛箔表面，最后在80℃的真空条件下干燥10h，得到正极极片，活性材料的单位面积负载量为2mgcm-2；以锌箔为负极，以玻璃纤维为隔膜，以质量分数为52％的三氟甲烷磺酸锌溶液为电解液，封装成水系锌离子电池；对水系锌离子电池进行电化学性能测试；测试电压范围为0.2V～1.6V(vs.Zn2+/Zn)，电流密度为0.1A g-1～10A g-1。
实施例1制备的(NH4)xV4O10材料在不同电流密度下的倍率性能如图5所示；
图5为本发明实施例1制备的(NH4)xV4O10在不同电流密度下倍率性能图；
从图5可知：在0.1A g-1电流密度下表现的可逆容量为472.6mAhg-1，在10A g-1大的电流密度下的放电比容量依旧有195.5mAhg-1，表现出良好的倍率性能，且在5Ag-1电流密度下经过2000次循环后仍有72.8％的容量保持率，具有良好的循环稳定，具体如图6。
图6为本发明实施例1制备的(NH4)xV4O10在5A g-1的电流密度下的长循环性能图；
实施例2：本实施例与实施例1的不同点是：步骤六中在800r/min的磁力搅拌条件下，将0.5mL浓度为1mol L-1盐酸溶液逐滴加入步骤五中得到的分散液中，并在磁力搅拌速度为800r/min的条件下持续搅拌反应5h，得到反应产物。其它步骤及参数与实施例1均相同。
水系锌离子电池的制备方法如下：
将聚偏氟乙烯溶解到N-甲基吡咯烷酮中，再加入实施例2制备的铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料(活性材料)和乙炔黑，混合形成浆料，其中实施例2制备的铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料、乙炔黑和聚偏氟乙烯的质量比为7:2:1，聚偏氟乙烯与N-甲基吡咯烷酮的质量比为3:97；将浆料均匀涂在20μm的钛箔表面，最后在80℃的真空条件下干燥10h，得到正极极片，活性材料的单位面积负载量为2mgcm-2；以锌箔为负极，以玻璃纤维为隔膜，以质量分数为52％的三氟甲烷磺酸锌溶液为电解液，封装成水系锌离子电池；对水系锌离子电池进行电化学性能测试；测试电压范围为0.2V～1.6V(vs.Zn2+/Zn)，电流密度为0.1A g-1～10A g-1。
实施例2制备的(NH4)xV4O10材料在不同电流密度下的倍率性能如图7所示；
图7为本发明实施例2制备的(NH4)xV4O10在不同电流密度下的倍率性能图；
从图7可知：在0.1Ag-1电流密度下可逆容量为478.2mAh g-1，在10Ag-1大的电流密度下的放电比容量依旧有150.0mAhg-1，与实施例1所制备的钒基正极材料的倍率性能存在一定差距。
实施例3：本实施例与实施例1的不同点是：步骤六中在800r/min的磁力搅拌条件下，将2.0mL浓度为1mol L-1盐酸溶液逐滴加入步骤五中得到的分散液中，并在磁力搅拌速度为800r/min的条件下持续搅拌反应5h，得到反应产物。其它步骤及参数与实施例1均相同。
水系锌离子电池的制备方法如下：
将聚偏氟乙烯溶解到N-甲基吡咯烷酮中，再加入实施例3制备的铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料(活性材料)和乙炔黑，混合形成浆料，其中实施例3制备的铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料、乙炔黑和聚偏氟乙烯的质量比为7:2:1，聚偏氟乙烯与N-甲基吡咯烷酮的质量比为3:97；将浆料均匀涂在20μm的钛箔表面，最后在80℃的真空条件下干燥10h，得到正极极片，活性材料的单位面积负载量为2mgcm-2；以锌箔为负极，以玻璃纤维为隔膜，以质量分数为52％的三氟甲烷磺酸锌溶液为电解液，封装成水系锌离子电池；对水系锌离子电池进行电化学性能测试；测试电压范围为0.2V～1.6V(vs.Zn2+/Zn)，电流密度为0.1A g-1～10A g-1。
实施例3制备的(NH4)xV4O10材料在不同电流密度下的倍率性能如图8所示；
图8为本发明实施例3制备的(NH4)xV4O10在不同电流密度下的倍率性能图；
从图8可知：在0.1A g-1电流密度下可逆容量为466.7mAhg-1，在10Ag-1大的电流密度下的放电比容量依旧有157.0mAhg-1，放电比容量和倍率性能都不如实施例1制备的(NH4)xV4O10材料。
实施例4：本实施例与实施例1的不同点是：步骤六中在800r/min的磁力搅拌条件下，将3.0mL浓度为1mol L-1盐酸溶液逐滴加入步骤五中得到的分散液中，并在磁力搅拌速度为800r/min的条件下持续搅拌反应5h，得到反应产物。其它步骤及参数与实施例1均相同。
水系锌离子电池的制备方法如下：
将聚偏氟乙烯溶解到N-甲基吡咯烷酮中，再加入实施例4制备的铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料(活性材料)和乙炔黑，混合形成浆料，其中实施例4制备的铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料、乙炔黑和聚偏氟乙烯的质量比为7:2:1，聚偏氟乙烯与N-甲基吡咯烷酮的质量比为3:97；将浆料均匀涂在20μm的钛箔表面，最后在80℃的真空条件下干燥10h，得到正极极片，活性材料的单位面积负载量为2mgcm-2；以锌箔为负极，以玻璃纤维为隔膜，以质量分数为52％的三氟甲烷磺酸锌溶液为电解液，封装成水系锌离子电池；对水系锌离子电池进行电化学性能测试；测试电压范围为0.2V～1.6V(vs.Zn2+/Zn)，电流密度为0.1A g-1～10A g-1。
实施例4制备的(NH4)xV4O10材料在不同电流密度下的倍率性能如图9所示；
图9为本发明实施例4制备的(NH4)xV4O10在不同电流密度下的倍率性能图；
从图9可知：在0.1Ag-1电流密度下可逆容量为449.8mAh g-1，在10Ag-1大的电流密度下的放电比容量依旧有155.3mAh g-1，与实施例1所制备的(NH4)xV4O10材料相比可逆容量和倍率性能都存在一定差距。
将聚偏氟乙烯溶解到N-甲基吡咯烷酮中，再加入对照例1制备的NH4V4O10(活性材料)和乙炔黑，混合形成浆料，其中对照例1制备的NH4V4O10、乙炔黑和聚偏氟乙烯的质量比为7:2:1，聚偏氟乙烯与N-甲基吡咯烷酮的质量比为3:97；将浆料均匀涂在20μm的钛箔表面，最后在80℃的真空条件下干燥10h，得到正极极片，活性材料的单位面积负载量为2mgcm-2；以锌箔为负极，以玻璃纤维为隔膜，以质量分数为52％的三氟甲烷磺酸锌溶液为电解液，封装成水系锌离子电池；对水系锌离子电池进行电化学性能测试；测试电压范围为0.2V～1.6V(vs.Zn2+/Zn)，电流密度为0.1A g-1～10A g-1。
对照例1制备的NH4V4O10材料在不同电流密度下的倍率性能如图10所示；
图10为本发明对照例1制备的NH4V4O10在不同电流密度下的倍率性能图；
从图10可知：在0.1Ag-1电流密度下可逆容量为468.5mAh g-1，在10Ag-1大的电流密度下的放电比容量依旧有124.4mAhg-1，和实施例1～4制备的(NH4)xV4O10材料相比倍率性存在一定差距。此外，图11为NH4V4O10材料在5A g-1的电流密度下循环性能图；从图11可知：在经过2000次后容量保持率为40.9％，明显低于实施例1制备的(NH4)xV4O10材料，说明酸处理可以促进锌离子在钒酸铵材料内的扩散，同时稳定材料的结构，进而改善其的倍率和循环性能。

Claims (10)

1.一种铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料的制备方法，其特征在于该制备方法具体是按以下步骤完成的：
一、将偏钒酸铵加入到去离子水中，再在水浴加热的条件下搅拌至偏钒酸铵完全溶解，得到偏钒酸铵溶液；
二、将草酸加入到偏钒酸铵溶液中，磁力搅拌，得到混合溶液；
三、将混合溶液转移到高温反应釜中，再放入烘箱中进行水热反应，待冷却到室温，得到絮状产物；
四、对絮状产物进行离心洗涤，再进行冷冻干燥，得到前驱体；
五、向前驱体中加入去离子水，超声分散，得到均匀的分散液；
六、在磁力搅拌条件下，将盐酸逐滴加入步骤五中得到的分散液中，并持续磁力搅拌，得到反应产物；使用去离子水对反应产物进行离心洗涤，然后冷冻干燥，得到铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料。
2.根据权利要求1所述的一种铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述的偏钒酸铵的质量与去离子水的体积比为(0.25g～0.60g):(70mL～80mL)；步骤一中所述的水浴加热的温度为60℃～80℃。
3.根据权利要求1所述的一种铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料的制备方法，其特征在于步骤二中所述的草酸与偏钒酸铵的质量比为(0.24～0.65):(0.25～0.60)；步骤二中所述的磁力搅拌的速度为700r/min～900r/min，磁力搅拌的时间为40min～60min。
4.根据权利要求1所述的一种铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料的制备方法，其特征在于步骤三中所述的水热反应的温度为140℃～180℃，水热反应的时间为6h～12h。
5.根据权利要求1所述的一种铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料的制备方法，其特征在于步骤四中使用去离子水对絮状产物进行离心洗涤3次～4次，再在温度为-50℃～-40℃下冷冻干燥8h～12h，得到前驱体。
6.根据权利要求1所述的一种铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料的制备方法，其特征在于步骤五中所述的前驱体的质量与去离子水的体积比为(0.1g～0.2g):(100mL～200mL)；步骤五中所述的超声分散的功率为160W～180W，超声分散的时间为20min～30min。
7.根据权利要求1所述的一种铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料的制备方法，其特征在于步骤六中所述的盐酸的浓度为1moL-1～2moL-1；步骤六中所述的盐酸与分散液的体积比为(0.1～5.0):(100～200)；步骤六中所述的磁力搅拌的速度为700r/min～900r/min。
8.根据权利要求1所述的一种铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料的制备方法，其特征在于步骤六中持续磁力搅拌的时间为4h～5h；步骤六中使用去离子水对反应产物进行离心洗涤的次数为3次～4次，然后在温度为-50℃～-40℃下冷冻干燥8h～12h；步骤六中所述的铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料的化学式为(NH4)xV4O10，其中0<x<1。
9.如权利要求1所述的制备方法制备的一种铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料的应用，其特征在于一种铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料作为水系锌离子电池正极材料使用。
10.如权利要求9所述的制备方法制备的一种铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料的应用，其特征在于所述的水系锌离子电池的制备方法如下：将聚偏氟乙烯溶解到N-甲基吡咯烷酮中，再加入铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料和乙炔黑，混合形成浆料，其中铵根离子部分预先移除的钒酸铵纳米材料、乙炔黑和聚偏氟乙烯的质量比为7:2:1，聚偏氟乙烯与N-甲基吡咯烷酮的质量比为(3～5):(97～95)；将浆料均匀涂在钛箔表面，最后在80℃～100℃的真空条件下干燥10h～12h，得到正极极片；以锌箔为负极，以玻璃纤维为隔膜，以质量分数为42％～52％的三氟甲烷磺酸锌溶液为电解液，封装成水系锌离子电池。
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