线状钒酸铜负极材料的制备方法及产品和应用技术

本发明专利技术提供一种线状钒酸铜负极材料的制备方法，以铜箔为铜源与基底利用水热法制备纳米线状的钒酸铜，该材料具有较大的比表面积和电导率，进一步有利于提高材料的电化学性能。首次放电比容量为1500 mAh/g，经过50次循环后比容量为302 mAh/g。与常见的复合氧化物相比，循环寿命相对稳定。该制备工艺相对简单，易操作。

Preparation, Products and Applications of Linear Copper Vanadate Anode Material

【技术实现步骤摘要】
线状钒酸铜负极材料的制备方法及产品和应用
专利技术涉及一种锂电池负极材料的制备方法，特别是涉及一种线状钒酸铜负极材料的制备方法及其产品和应用。
技术介绍
随着社会的发展，锂离子电池备受关注。锂离子电池是目前世界上最为理想的可充电电池，它不仅具有能量密度大、循环寿命长、无记忆效应及污染小等优点。随着技术的进步，锂离子电池将广泛应用于电动汽车、航空航天及生物医药等领域，因此，研究与开发动力用锂离子电池及相关材料具有重大的意义。对于动力用锂离子电池而言，其关键是提高功率密度和能量密度，而功率密度和能量密度提高的根本是电极材料，特别是负极材料的改善。自上世纪90年代初，日本的科技工作者开发出了层状结构的碳材料，碳材料是最早为人们所研究并应用于锂离子电池商品化的材料，至今仍是大家关注和研究的重点之一，但是碳负极材料存在一些缺陷：电池化成时，与电解液反应形成SEI膜，导致电解液的消耗和较低的首次库伦效率；电池过充时，可能会在碳电极表面析出金属锂，形成锂枝晶造成短路，导致温度升高，电池爆炸；另外，锂离子在碳材料中的扩散系数较小，导致电池不能实现大电流充放电，从而限制了锂离子电池的应用范围。钒酸铜（Cu3V2O8）是一种尖晶石结构的复合氧化物，目前也可以作为锂离子电池负极材料，通过转化和合金化反应具有较高的Li+储存容量。该材料被认为是一种具有前途的锂离子电池负极材料。本专利技术提供一种线状钒酸铜负极材料的制备方法，以铜箔为铜源与基底利用水热法制备纳米线状的钒酸铜，该材料具有较大的比表面积和电导率，进一步有利于提高材料的电化学性能。该制备工艺相对简单，易操作。
技术实现思路
为克服钒酸铜电化学性能差的不足，本专利技术目的在于提供一种线状钒酸铜负极材料的制备方法。本专利技术的再一目的在于：提供一种上述方法获得的线状钒酸铜负极材料产品。本专利技术的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。本专利技术目的通过下述方案实现：一种线状钒酸铜负极材料的制备方法，其特征在于以铜箔为铜源与基底利用水热法制备纳米线状的钒酸铜，该方法的具体步骤为：（1）剪切0.1～0.2mmol1cm×1cm的铜箔，清洗干燥后置于100mL的反应釜底部；（2）将偏钒酸盐、尿素、氟化铵溶液和双氧水混合加入反应釜中，其中反应的铜箔、偏钒酸盐、尿素和氟化铵的摩尔比为0.009mmol：0.006mmol：0.016mmol：0.04mmol，常温条件下磁力搅拌15～30min，然后转入水热反应釜中，130～150℃反应3～5h；（3）降至室温后，将沉淀物真空抽滤，然后用水和乙醇洗涤数次，然后真空烘箱60～80℃干燥10～15h；（4）将上述沉淀物在500～700℃温度下煅烧3～5h，得线状的钒酸铜材料。所述的偏钒酸盐为偏钒酸铵和偏钒酸铜中的一种或其组合。所述的双氧水质量百分比为10%～30%。本专利技术提供一种线状钒酸铜负极材料，根据上述任一所述方法制备得到。本专利技术提供一种线状钒酸铜负极材料在锂离子电池中作为负极材料的应用。有益效果：本专利技术提供一种线状钒酸铜负极材料的制备方法，以铜箔为铜源与基底利用水热法制备纳米线状的钒酸铜，该材料具有较大的比表面积和电导率，进一步有利于提高材料的电化学性能。首次放电比容量为1500mAh/g，经过50次循环后比容量为302mAh/g。与常见的复合氧化物相比，循环寿命相对稳定。该制备工艺相对简单，易操作。附图说明图1为实施例1Cu3V2O8的SEM图；图2为实施例2Cu3V2O8的循环寿命图；图3是实施例3Cu3V2O8的倍率性能图。具体实施方式本专利技术通过下面具体实例进行详细的描述，但是本专利技术的保护范围不受限于这些实施例子。实施例1一种线状钒酸铜负极材料，以铜箔为铜源与基底利用水热法制备纳米线状的钒酸铜，具体步骤为：（1）剪切0.1mmol1cm×1cm的铜箔，清洗干燥后置于100mL的反应釜底部；（2）将偏钒酸铵、尿素、氟化铵溶液和双氧水混合加入反应釜中，，其中反应的铜箔、偏钒酸铵、尿素和氟化铵的摩尔比为0.009mmol：0.006mmol：0.016mmol：0.04mmol，双氧水的质量百分比是10%，常温条件下磁力搅拌15min，然后转入水热反应釜中，130℃反应5h；（3）降至室温后，将沉淀物真空抽滤，然后用水和乙醇洗涤数次，然后真空烘箱80℃干燥10h；（4）将上述沉淀物在500℃温度下煅烧5h，得线状的钒酸铜材料。图1是Cu3V2O8的SEM图，材料呈由纳米颗粒组成的纳米线，具有较大的比表面积，有助于提高材料的电化学性能。实施例2一种线状钒酸铜负极材料，制备的具体步骤为：（1）剪切0.1mmol1cm×1cm的铜箔，清洗干燥后置于100mL的反应釜底部；（2）将偏钒酸铜、尿素、氟化铵溶液和双氧水混合加入反应釜中，其中反应的铜箔、偏钒酸铜、尿素和氟化铵的摩尔比为0.009mmol：0.006mmol：0.016mmol：0.04mmol，双氧水的质量百分比是20%，常温条件下磁力搅拌30min，然后转入水热反应釜中，150℃反应3h；（3）降至室温后，将沉淀物真空抽滤，然后用水和乙醇洗涤数次，然后真空烘箱60℃干燥15h；（4）将上述沉淀物在600℃温度下煅烧5h，得线状的钒酸铜材料。图2是Cu3V2O8的循环寿命图；首次放电比容量为1500mAh/g，经过50次循环后比容量为302mAh/g。与常见的复合氧化物相比，循环寿命相对稳定。实施例3一种线状钒酸铜负极材料，制备的具体步骤为：（1）剪切0.2mmol1cm×1cm的铜箔，清洗干燥后置于100mL的反应釜底部；（2）将偏钒酸铜、尿素、氟化铵溶液和双氧水混合加入反应釜中，其中反应的铜箔、偏钒酸铜、尿素和氟化铵的摩尔比为0.009mmol：0.006mmol：0.016mmol：0.04mmol，双氧水的质量百分比是30%，常温条件下磁力搅拌30min，然后转入水热反应釜中，150℃反应3h；（3）降至室温后，将沉淀物真空抽滤，然后用水和乙醇洗涤数次，然后真空烘箱60℃干燥15h；（4）将上述沉淀物在700℃温度下煅烧5h，得线状的钒酸铜材料。图3是本实施例Cu3V2O8的倍率性能图，100mA/g电流密度条件下，平均放电比容量约为780mAh/g，200mA/g电流密度条件下，平均放电比容量约为490mAh/g，400mA/g电流密度条件下，平均放电比容量约为390mAh/g，800mA/g电流密度条件下，平均放电比容量约为300mAh/g，1600mA/g电流密度条件下，平均放电比容量约为190mAh/g，2000mA/g电流密度条件下，平均放电比容量约为170mAh/g。在大电流密度条件下，具有相对较高的比容量。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种线状钒酸铜负极材料的制备方法，其特征在于以铜箔为铜源与基底利用水热法制备纳米线状的钒酸铜，该方法的具体步骤为：（1）剪切0.1～0.2 mmol 1 cm×1 cm 的铜箔，清洗干燥后置于100 mL的反应釜底部；（2）将偏钒酸盐、尿素、氟化铵溶液和双氧水混合加入反应釜中，其中反应的铜箔、偏钒酸盐、尿素和氟化铵的摩尔比为0.009 mmol：0.006 mmol：0.016 mmol：0.04 mmol，常温条件下磁力搅拌15～30 min，然后转入水热反应釜中，130～150 ℃反应3～5 h；（3）降至室温后，将沉淀物真空抽滤，然后用水和乙醇洗涤数次，然后真空烘箱60～80 ℃干燥10～15 h；（4）将上述沉淀物在500～700 ℃温度下煅烧3～5 h，得线状的钒酸铜材料。

【技术特征摘要】
1.一种线状钒酸铜负极材料的制备方法，其特征在于以铜箔为铜源与基底利用水热法制备纳米线状的钒酸铜，该方法的具体步骤为：（1）剪切0.1～0.2mmol1cm×1cm的铜箔，清洗干燥后置于100mL的反应釜底部；（2）将偏钒酸盐、尿素、氟化铵溶液和双氧水混合加入反应釜中，其中反应的铜箔、偏钒酸盐、尿素和氟化铵的摩尔比为0.009mmol：0.006mmol：0.016mmol：0.04mmol，常温条件下磁力搅拌15～30min，然后转入水热反应釜中，130～150℃反应3～5h；（3）降至室温后，将沉淀物真空抽滤，然后用水和乙醇洗涤数次，然后真空烘箱60～80℃干燥10～15h；（4）将上述沉淀物在500～700℃温度下煅烧3～5h，得线状的钒酸铜材料。2.根据权利要求1所述线状钒酸铜负极材料的制备方法，其特征在于所述的偏钒酸盐为偏钒酸铵和偏钒酸铜中的一种或其组合。3.根据权利要求1所述一种线状钒酸铜负极材料的制备方法，其特征在于所述的双氧水质量百分比为10%～30%。4.根据权利要求1至3任一项所述线状钒酸铜负极材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：（1）剪切0.1mmol1cm×1cm的铜箔，清洗干燥后置于100mL的反应釜底部；（2）将偏钒酸铵、尿素、氟化铵溶液和双氧水混合加入反应釜中，，其中反应的铜箔、偏钒酸铵、尿素和氟化铵的摩尔比为0.009mmol：0.006mmol：0.016mmol：0.04mmol，双氧水的质量百分比是10%，常温条件下磁力搅拌15min，然后转入水热反应釜中，130℃反应5h；（3）降至室温后，将沉淀物真空抽滤，然后用水和乙醇洗涤数次，然后真空烘箱80℃干燥10h；（4...

【专利技术属性】
技术研发人员：何丹农，吴晓燕，林琳，陈振，王敬锋，徐少洪，陈超，金彩虹，
申请(专利权)人：上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31