溶剂热法制备VS制造技术

本发明专利技术公开了一种一步溶剂热法制备VS

Preparation of vs by solvothermal method

【技术实现步骤摘要】
溶剂热法制备VS4/聚苯胺钠离子电池负极材料
本专利技术属于钠离子电池电极材料的制备领域，涉及利用溶剂热法制备VS4/聚苯胺钠离子电池负极材料。用该方法制备的VS4/聚苯胺负极材料具有较高的电子电导率和良好的电化学性能。
技术介绍
钠离子电池作为可充电二次电池系统，以其成本低、钠资源丰富等优点，引起了研究人员的兴趣。V基硫化物由于其存在多种价态（从+5到+1）而具有较高的理论容量，因而引起了人们的广泛关注。VS4可以描述为V4+(S22-)2。它是一个线性链化合物，由S22-二聚体与相邻的两个V原子连接。VS4具有独特的线性链结构，具有弱的链间范德华力，因此提供了一个松散的堆叠框架。VS4的链间距离为0.583nm，远大于Na+(0.196nm)的离子直径。链之间和链中的大通道为碱金属的扩散和储存提供了潜在的场所，被认为是一种很有前途的钠离子电池负极材料。Sun等人报导的VS4用于钠离子电池负极时在0.1A/g下，50次循环后的可逆比容量约为320mAh/g，远小于它的理论比容量，这是由于脱硫过程中的不可逆转化。Li等人采用简易无模板水热法制备了三个不同结晶度的纳米单元可控组装的VS4微球，发现降低纳米单元的结晶度可以促进VS4微球的赝电容行为，从而大大提高VS4微球的电化学性能。Wang等人采用原位rGO模板水热法制备出VS4/rGO复合材料，纳米VS4粒子与高导电石墨烯网络之间的协同作用，以及纳米复合材料的柔性多孔结构为Na+和电解质与电极之间的大面积接触区域提供了短的扩散途径。因此通过降低VS4粒子的结晶度和提高VS4的导电性可提高它的电化学动力学性能，使VS4电极具有优异的电化学性能。
技术实现思路
本专利技术目的是利用一步溶剂热法制备VS4/聚苯胺钠离子电池负极材料。该方法流程短、过程简单、能耗低、成本小，制备出的材料可逆比容量高，且具有良好的电化学循环性能。本专利技术提供的溶剂热法制备VS4/聚苯胺钠离子电池负极材料的制备过程包括以下步骤：（1）量取一定量的甲醇溶液；（2）将钒源与硫源按摩尔比1：4～10的比例在20～40℃溶解于步骤(1)所述溶液中，在20～40℃下磁力搅拌30～180min；（3）将苯胺和引发剂按摩尔比1～5：1加入到步骤(2)所述溶液中，继续搅拌60～180min后转移至不锈钢反应釜中，在100～180℃下保温12～23h，所得产物经过离心、洗涤，在40~70℃下干燥12~16h，获得VS4/聚苯胺固体产物。进一步的，所述步骤中钒源为五氧化二钒、偏钒酸铵、偏钒酸钠或正钒酸钠中的至少一种。进一步的，所述步骤中硫源为硫脲、硫代乙酰胺、硫粉、或L-半胱氨酸中的至少一种。进一步的，所述步骤中引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的至少一种。本专利技术的特点是：此种方法制备过程工艺简单、流程短、生产成本低；制备出的VS4/聚苯胺复合材料，颗粒均匀，具有良好的电化学性能。附图说明：图1是实施例1中样品的XRD图谱。图2是实施例1中样品的充放电曲线图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。以下实施例旨在说明本专利技术而不是对本专利技术的进一步限定。实施例1：以偏钒酸铵、硫代乙酰胺为初始原料。按摩尔比1:5称取偏钒酸铵(0.17g)和硫代乙酰胺(0.56g)，加入到32mL甲醇中，使之在30℃下磁力搅拌混合形成均匀溶液；然后往此溶液中按苯胺：引发剂摩尔比1:1加入苯胺(60μL)和过硫酸铵（0.15g），继续混合120min后，倒入40mL反应釜中，在170℃下保温15h；将产物进行多次离心洗涤，在60℃干燥14h，得到固体产物；VS4/聚苯胺复合负极材料在1A/g电流密度下首次放电容量为578.6mAh/g。实施例2：以五氧化二钒、硫脲为初始原料。首先按摩尔比1:4称取五氧化二钒（0.18g）和硫脲（0.30g），加入到25mL甲醇中，使之在20℃下磁力搅拌混合形成均匀溶液；然后往此溶液中按苯胺：引发剂摩尔比2:1加入苯胺（90μL）和过硫酸钾（0.13g），继续混合60min后，倒入40mL反应釜中，在150℃下保温20h；将产物进行多次离心洗涤，在50℃干燥16h，得到固体产物；VS4/聚苯胺复合负极材料在1A/g电流密度下首次放电容量为561.8mAh/g。实施例3：以偏钒酸钠、硫代乙酰胺为初始原料。按摩尔比1:8称取偏钒酸钠（0.12g）和硫代乙酰胺（0.60g），加入到28mL甲醇中，使之在40℃下磁力搅拌混合形成均匀溶液；然后往此溶液中按苯胺：引发剂摩尔比3:1加入苯胺（100μL）和过硫酸铵（0.25g），继续混合180min后，倒入40mL反应釜中，在120℃下保温23h；将产物进行多次离心洗涤，在70℃干燥12h，得到固体产物；VS4/聚苯胺复合负极材料在1A/g电流密度下首次放电容量为570.2mAh/g。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.溶剂热法制备VS

【技术特征摘要】
1.溶剂热法制备VS4/聚苯胺钠离子电池负极材料。其特征在于包括以下步骤：
（1）量取一定量的甲醇溶液；
（2）将钒源与硫源按摩尔比1：4～10的比例在20～40℃溶解于步骤(1)所述溶液中，在20～40℃下磁力搅拌30～180min；
（3）将苯胺和引发剂按摩尔比1～5：1加入到步骤(2)所述溶液中，继续搅拌60～180min后转移至不锈钢反应釜中，在100～180℃下保温12～23h，所得产物经过离心、洗涤，在40~70℃下干燥12~16h，获得VS4/聚苯胺固体产物。


2.根据权利要求1所述的溶剂热法制备VS4/聚苯胺钠离子电...

【专利技术属性】
技术研发人员：任慢慢，杨飞，陈谦武，钟文，刘伟良，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：山东;37