本申請(qǐng)涉及電池領(lǐng)域，尤其涉及一種釩基電極材料及其制備方法以及正極極片、電池和用電裝置。

背景技術(shù)：

1、化石燃料的快速消耗和不可再生能源的使用對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，為了響應(yīng)綠色可持續(xù)發(fā)展，減少環(huán)境污染，環(huán)境友好的鋰離子電池、儲(chǔ)能系統(tǒng)與氫能得到了蓬勃發(fā)展。目前，鋰離子電池因其具有高能量密度、高電壓平臺(tái)、不存在記憶效應(yīng)、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在消費(fèi)電子產(chǎn)品和電動(dòng)汽車(chē)等領(lǐng)域廣泛使用。然而地球上鋰資源有限且分布不均抬高了生產(chǎn)成本、有毒且易燃的電解液帶來(lái)的安全隱患等問(wèn)題讓鋰離子電池的進(jìn)一步應(yīng)用受到限制。近年來(lái)，研究人員們開(kāi)始把目光投向了可充電多價(jià)態(tài)金屬離子(如al3+、mg2+、ca2+和zn2+等)電池，認(rèn)為其在大型儲(chǔ)能設(shè)備方面具有能夠替代鋰離子電池的潛力。

2、在各種多價(jià)態(tài)金屬離子電池體系之中，鋅離子電池尤其受到人們關(guān)注，主要有以下幾方面的原因：鋅離子電池通常使用水系電解液，不易燃且通常無(wú)毒，更加安全且環(huán)境友好；水系電解液的應(yīng)用，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)環(huán)境要求相對(duì)寬松，降低了制造成本；鋅的能量密度、功率密度和理論比容量都相對(duì)較高；鋅在地球上儲(chǔ)量豐富且易得價(jià)格低廉，進(jìn)一步降低電池的生產(chǎn)成本。基于以上原因，其能夠很好彌補(bǔ)傳統(tǒng)鋰離子電池的不足。

3、目前鋅離子電池正極材料中，主流研究方向主要是錳基、釩基、普魯士藍(lán)類(lèi)似物這幾類(lèi)材料。而其中釩基材料具有相對(duì)較高的比容量，同時(shí)也具有生產(chǎn)成本低及合成簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，使得其在與其他正極材料的競(jìng)爭(zhēng)中處于優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本申請(qǐng)的目的在于提供一種釩基電極材料及其制備方法，使得所述釩基電極材料能夠改善電池的電化學(xué)性能，包括循環(huán)性能、倍率性能、穩(wěn)定性、容量等；

2、本申請(qǐng)的另外一個(gè)目的在于提供基于上述釩基電極材料的正極極片、鋅離子電池和用電裝置。

3、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題/達(dá)到上述目的或者至少部分地解決上述技術(shù)問(wèn)題/達(dá)到上述目的，作為本申請(qǐng)的第一個(gè)方面，提供了一種釩基電極材料，包括含碳基底和fevo4；所述fevo4具有薄片組成的花狀結(jié)構(gòu)，原位負(fù)載在含碳基底上。

4、可選地，所述含碳基底包括碳布。

5、作為本申請(qǐng)的第二個(gè)方面，提供了所述釩基電極材料的制備方法，包括：

6、將含碳基底浸泡至包含可溶性鐵鹽和可溶性釩鹽的溶液中，加熱反應(yīng)后取出含碳基底干燥；

7、干燥后的含碳基底煅燒后獲得所述釩基電極材料。

8、可選地，所述可溶性鐵鹽包括氯化鐵、硝酸鐵、硫酸鐵中的一種或兩種以上；所述可溶性釩鹽包括偏釩酸銨、乙酰丙酮氧釩中的一種或兩種以上。

9、可選地，所述加熱反應(yīng)的溫度為50-200℃。

10、可選地，所述煅燒的溫度為300-700℃。

11、可選地，還包括在浸泡前對(duì)所述含碳基底進(jìn)行親水化和去除表面氧化層的預(yù)處理。

12、作為本申請(qǐng)的第三個(gè)方面，提供了一種正極極片，包括本申請(qǐng)所述的釩基電極材料。

13、作為本申請(qǐng)的第四個(gè)方面，提供了一種電池，包括負(fù)極極片、隔膜、電解液，以及本申請(qǐng)所述的正極極片。

14、作為本申請(qǐng)的第五個(gè)方面，提供了一種用電裝置，其包括本申請(qǐng)所述的電池。

15、本申請(qǐng)?jiān)诤蓟咨显回?fù)載fevo4薄片組成的花狀結(jié)構(gòu)，這種復(fù)合結(jié)構(gòu)避免了因使用粘結(jié)劑而帶來(lái)的電阻，更加有利于電子傳輸提高導(dǎo)電性；fevo4材料附著在具有較大比表面積的含碳基底上，結(jié)合自身花狀納米空間結(jié)構(gòu)，使得材料能夠與電解液接觸充分接觸浸潤(rùn)提高導(dǎo)電活性離子的擴(kuò)散和脫嵌速率，提高倍率性能及循環(huán)穩(wěn)定性，從而在作為電極應(yīng)用在電池正極時(shí)，表現(xiàn)出較高的比容量和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，同時(shí)本申請(qǐng)所述釩基電極材料的制備方法也更加高效和簡(jiǎn)便。

技術(shù)特征：

1.一種釩基電極材料，其特征在于，包括含碳基底和fevo4；所述fevo4具有薄片組成的花狀結(jié)構(gòu)，原位負(fù)載在含碳基底上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釩基電極材料，其特征在于，所述含碳基底包括碳布。

3.權(quán)利要求1所述釩基電極材料的制備方法，其特征在于，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述可溶性鐵鹽包括氯化鐵、硝酸鐵、硫酸鐵中的一種或兩種以上；所述可溶性釩鹽包括偏釩酸銨、乙酰丙酮氧釩中的一種或兩種以上。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述加熱反應(yīng)的溫度為50-200℃。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述煅燒的溫度為300-700℃。

7.根據(jù)權(quán)利要求3-6任意一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，還包括在浸泡前對(duì)所述含碳基底進(jìn)行親水化和去除表面氧化層的預(yù)處理。

8.一種正極極片，其特征在于，包括權(quán)利要求1或2所述的釩基電極材料。

9.一種電池，其特征在于，包括負(fù)極極片、隔膜、電解液，以及權(quán)利要求8所述的正極極片。

10.一種用電裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求9所述的電池。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及電池領(lǐng)域，公開(kāi)了一種釩基電極材料及其制備方法以及正極極片、電池和用電裝置。本申請(qǐng)?jiān)诤蓟咨显回?fù)載FeVO<subgt;4</subgt;薄片組成的花狀結(jié)構(gòu)，這種復(fù)合結(jié)構(gòu)避免了因使用粘結(jié)劑而帶來(lái)的電阻，更加有利于電子傳輸提高導(dǎo)電性；FeVO<subgt;4</subgt;材料附著在具有較大比表面積的含碳基底上，結(jié)合自身花狀納米空間結(jié)構(gòu)，使得材料能夠與電解液接觸充分接觸浸潤(rùn)提高導(dǎo)電活性離子的擴(kuò)散和脫嵌速率，提高倍率性能及循環(huán)穩(wěn)定性，從而在作為電極應(yīng)用在電池正極時(shí)，表現(xiàn)出較高的比容量和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，同時(shí)本申請(qǐng)所述釩基電極材料的制備方法也更加高效和簡(jiǎn)便。

技術(shù)研發(fā)人員：羅懿,王影,張正,詹世英
受保護(hù)的技術(shù)使用者：格力鈦新能源股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19