一种碳纳米管/M相二氧化钒复合结构及其制备方法和在水系锌离子电池中的应用技术

本发明专利技术公开了一种碳纳米管/M相二氧化钒复合结构及其制备方法和在水系锌离子电池中的应用。本发明专利技术制备步骤为：(1)将碳纳米管加入去离子水中，经针尖超声得到悬浊液1；(2)将五氧化二钒加入悬浊液1中，然后加入少量过氧化氢并搅拌，得到悬浊液2；(3)将悬浊液2进行高温水热反应数小时后自然冷却；(4)将产物抽滤、清洗、冷冻干燥后得初级产品；在高温反应炉中将得到的初级产品在气体保护下高温还原即可得碳纳米管/M相二氧化钒复合结构。本发明专利技术的碳纳米管/M相二氧化钒复合结构作为水系锌离子电池正极材料展现出极好的倍率性能和良好的稳定性。对材料的合成方法学以及其他电池正极材料的设计具有广泛的意义。

A carbon nanotube / M-phase vanadium dioxide composite structure and its preparation method and application in water-based zinc ion batteries

【技术实现步骤摘要】
一种碳纳米管/M相二氧化钒复合结构及其制备方法和在水系锌离子电池中的应用
本专利技术涉及纳米复合材料及电化学
，具体涉及一种碳纳米管/M相二氧化钒复合结构及其制备方法和在水系锌离子电池中的应用。
技术介绍
由于近年来锂离子电池的高能量密度和稳定性，可充电离子电池越来越受到关注。但是由于锂金属的地壳含量低、锂离子电池的昂贵等因素，其他金属离子电池也逐渐受到关注(Liang,S.,etal.,ACSEnergyLett.2018,3,2480-2501)。1988年，Shoji等人首先报道了用中性或弱酸性水系电解液的可充电Zn-MnO2锌离子电池，开创了水系锌离子电池的先河(Shoji,T.,etal.,J.Appl.Electrochem.)。随后，越来越多的正极材料被研究人员关注，主要有两类，锰基和钒基(Zhang,N.,etal.,J.Am.Chem.Soc.2016,138,12894-12901；Han,S.-D.,etal.,Chem.Mater.2017,29,4874-4884；Jiang,B.,etal.,E本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纳米管/M相二氧化钒复合结构，其特征在于：所述复合结构包括碳纳米管、M相二氧化钒纳米颗粒，其中：所述M相二氧化钒纳米颗粒均匀分布在所述碳纳米管中空管腔内及所述碳纳米管的3D网络结构表面。/n

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管/M相二氧化钒复合结构，其特征在于：所述复合结构包括碳纳米管、M相二氧化钒纳米颗粒，其中：所述M相二氧化钒纳米颗粒均匀分布在所述碳纳米管中空管腔内及所述碳纳米管的3D网络结构表面。


2.权利要求1所述的碳纳米管/M相二氧化钒复合结构的制备方法，其特征在于：所述方法具体包括如下步骤：
(1)分散碳纳米管
将碳纳米管加入到分散液中，经针尖超声得到悬浊液1；
(2)溶解五氧化二钒
将五氧化二钒加入到步骤(1)所述悬浊液1中，然后加入少量过氧化氢水溶液，搅拌均匀，得到悬浊液2；
(3)高温水热
将步骤(2)所述悬浊液2封入聚四氟乙烯(PTFE)内衬置入反应釜并在120～240℃条件下反应2～24h，反应结束后，自然冷却至室温；
(4)制备碳纳米管/M相二氧化钒复合结构
将步骤(3)所述反应釜内产物抽滤、清洗、冷冻干燥，得到初级产品；然后将所述初级产品转移至高温反应炉中，在保护气体条件下将反应炉的温度升至400～800℃，然后继续在气体保护、400～800℃条件下恒温还原0.1～36h，即可获得所述的碳纳米管/M相二氧化钒复合结构。


3.根据权利要求2所述的碳纳米管/M相二氧化钒复合结构的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述碳纳米管与步骤(2)所述五氧化二钒的用量比为(10～100)mg：(1～3)mmol。


4.根据权利要求2所述的碳纳米管/M相二氧化钒复合结构的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：江建军，张力上，缪灵，张宝，檀秋阳，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42