以蒸發(fā)結晶法制備銅釩氧納米結構材料的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了以蒸發(fā)結晶法制備銅釩氧納米結構材料的方法，首先以蒸發(fā)結晶法制備銅釩氧納米結構材料的前驅體，然后將其在空氣氛圍中煅燒制備了顆粒均勻、微結構可控的銅釩氧納米結構材料。本發(fā)明方法簡單、條件溫和，所制備的銅釩氧納米結構材料形貌均勻、結構穩(wěn)定和導電性好，是一種很有希望的正極材料。
【專利說明】以蒸發(fā)結晶法制備銅釩氧納米結構材料的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰離子電池正極材料的制備方法，尤其涉及一種以蒸發(fā)結晶法制備銅釩氧(CVO)納米結構材料的方法。
【背景技術】
[0002]銅釩氧(CVO)作為ー種有潛力的鋰離子電池材料，由于其優(yōu)異的電子電導率和Cu的高氧化態(tài)，它可以提供比Ag2V4011更高的放電比容量和能量密度。同時，相對于銀釩氧(SVO)，銅釩氧(CVO)的原料成本更低。近年來，銅釩氧(CVO)作為鋰離子電池正極材料引起了關注。
[0003]常見的制備銅釩氧納米結構材料(CVO)的方法有水熱法、固相法和溶膠凝膠法。Yu等人報道了以V205、H202、尿素和Cu(N03)2 ? 3H20為原料，在200°C水熱反應24h，制備了由納米片組裝的具有多級結構的Cu4V2.1509.38，結果顯示這種材料在5mA g-1的電流密度下，其放電比容量可達471mAh g-1 (Hierarchical Cu4V2.1509.38micro /nanostructures:a lithium intercalating electrode material[J].Nanoscale,2011,3,999-1003.)。Chen等人報道了以CuCl2 ? 2H20和NH4V03為原料，在210 °C水熱反應12h，制備了直徑約為lOOnm、長為十幾微米的a-CuV206納米線，結果顯示在20mAg_l的電流密度下，所制備的a-CuV206納米線的首次放電比容量達到了 514mAh g_l，比其它三種形貌的a-CuV206都高，這表明a-CuV206納米線是ー種有希望應用于可植入心臟起搏器(ICD)的電極材料。(a-CuV206nanowires:hydrothermal synthesis and primarylithium battery application[J].Journal of the American Chemical Society,2008,130,5361-5367.)·[0004]本發(fā)明是在低成本、條件溫和、高效率的前提下，采用蒸發(fā)結晶法制備銅釩氧納米結構材料。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種以蒸發(fā)結晶法制備銅釩氧(CVO)納米結構材料的方法。
[0006]為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是:以蒸發(fā)結晶法制備銅釩氧(CVO)納米結構材料的方法，包括如下步驟:
[0007](I)銅釩氧納米結構材料的前驅體制備:分別配制0.1~2mol / L的可溶性偏釩酸鹽水溶液，和0.05~2mol / L的可溶性的二價Cu鹽水溶液，按摩爾比V =Cu=I~10:1把可溶性偏釩酸鹽水溶液逐滴加入可溶性的二價Cu鹽水溶液中，或將可溶性的二價Cu鹽水溶液逐滴加入可溶性偏釩酸鹽水溶液中，攪拌均勻后，將其置于50~160°C的鼓風干燥箱內，水分蒸發(fā)完后將燒其取出，用水和酒精離心洗滌產物并干燥，得到前驅體；
[0008](2)銅釩氧納米結構材料的制備:將步驟(1)制備出的前驅體在空氣中煅燒，于350~650°C焙燒2~15小時，得到銅釩氧納米結構材料。[0009]作為優(yōu)選，可溶性偏釩酸鹽為偏釩酸銨、偏釩酸鈉、偏釩酸鉀的一種或兩種及以上混合物。
[0010]作為優(yōu)選，可溶性的二價Cu鹽選自CuC12.2H20、硝酸銅、硫酸銅的一種或兩種及以上混合物。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
[0012]I)合成方法簡單、形貌可控。
[0013]2)采用蒸發(fā)結晶法制備了鋰離子電池正極材料銅釩氧納米結構材料，與固相合成的銅釩氧(CVO)粉體相比，具有更好的結構穩(wěn)定性與導電性，可明顯提高材料的放電容量、減小不可逆容量損失、提高循環(huán)性能與倍率性能。
[0014]3)銅釩氧納米結構材料相比于銅釩氧(CVO)塊體材料，比表面積相對較大，若將其應用于鋰離子電池中，可增加了材料與電解液之間的接觸面積，從而提高該材料的放電
比容量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0016]圖1為本發(fā)明以蒸發(fā)結晶法制備的銅釩氧納米結構材料的方法實施例1前驅體的FESEM照片。
[0017]圖2為本發(fā)明以蒸發(fā)結晶法制備的銅釩氧納米結構材料的方法實施例1前驅體經煅燒后所得樣品的X射線衍射(XRD)圖。
[0018]圖3為本發(fā)明以蒸發(fā)結晶`法制備的銅釩氧納米結構材料的方法實施例1前驅體經煅燒后所得樣品的FESEM照片。
【具體實施方式】
[0019]實施例1:
[0020](I)銅釩氧納米結構材料的前驅體制備
[0021 ] 在2個120mL的燒杯中，分別配制0.1mol / L的偏釩酸銨水溶液40mL，和0.1mol / L的硝酸銅水溶液40mL，按摩爾比(V =Cu=I:1)把偏釩酸銨水溶液逐滴加入硝酸銅水溶液中，攪拌均勻后，將燒杯置于120°C的鼓風干燥箱內，水分蒸發(fā)完后將燒杯取出，用水和酒精離心洗滌產物并干燥。
[0022]蒸發(fā)結晶反應所制備的銅釩氧納米結構材料的前驅體，經過FESEM照片(圖1)分析表明，所得前驅體的形貌為納米棒組裝而成的團簇。
[0023](2)銅釩氧納米結構材料的制備
[0024]將步驟(1)制備出的前驅體在空氣中煅燒，于550°C焙燒5小時，得到銅釩氧納米結構材料。
[0025]蒸發(fā)結晶反應所制備的前驅體經過煅燒后得到的樣品，經X射線衍射(XRD(圖2)和FESEM照片(圖3)分析表明該樣品是Cu2V2O7納米棒，該納米棒是團簇前驅體在煅燒下裂解而成的。
[0026]實施例2:
[0027](I)銅釩氧納米結構材料的前驅體制備[0028]在2個120mL的燒杯中，分別配制0.1mol / L的偏釩酸銨水溶液50mL，和
0.05mol / L的CuCl2水溶液20mL，按摩爾比(V:Cu=5:1)把偏釩酸銨水溶液逐滴加入CuCl2水溶液中，攪拌均勻后，將燒杯置于100°c的鼓風干燥箱內，水分蒸發(fā)完后將燒杯取出，用水和酒精離心洗滌產物并干燥。
[0029](2)銅釩氧納米結構材料的制備
[0030]將步驟(1)制備出的前驅體在空氣中煅燒，于450°C焙燒8小時，得到銅釩氧納米結構材料。
[0031]以上所述的本發(fā)明實施方式，并不構成對本發(fā)明保護范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神和原則之內所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的權利要求保護范圍之內 。
【權利要求】
1.以蒸發(fā)結晶法制備銅釩氧納米結構材料的方法，其特征是包括如下步驟: (1)銅釩氧納米結構材料的前驅體制備:分別配制0.1~2mol / L的可溶性偏釩酸鹽水溶液，和0.05~2mol / L的可溶性的二價Cu鹽水溶液，按摩爾比V =Cu=I~10:1把可溶性偏釩酸鹽水溶液逐滴加入可溶性的二價Cu鹽水溶液中，或將可溶性的二價Cu鹽水溶液逐滴加入可溶性偏釩酸鹽水溶液中，攪拌均勻后，將其置于50~160°C的鼓風干燥箱內，水分蒸發(fā)完后將燒其取出，用水和酒精離心洗滌產物并干燥，得到前驅體； (2)銅釩氧納米結構材料的制備:將步驟(1)制備出的前驅體在空氣中煅燒，于350~650°C焙燒2~15小時，得到銅釩氧納米結構材料。
2.根據權利要求1所述以蒸發(fā)結晶法制備銅釩氧納米結構材料的方法，其特征在于:所述可溶性偏釩酸鹽為偏釩酸銨、偏釩酸鈉、偏釩酸鉀的一種或兩種及以上混合物。
3.根據權利要求1所述以蒸發(fā)結晶法制備銅釩氧納米結構材料的方法，其特征在于:所述可溶性的二價Cu鹽選自CuC12.2H20、硝酸銅·、硫酸銅的一種或兩種及以上混合物。
【文檔編號】B82Y40/00GK103570067SQ201310586410
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月15日 優(yōu)先權日:2013年11月15日
【發(fā)明者】曾暉, 王康平 申請人:合肥國軒高科動力能源股份公司