一种钒基尖晶石材料的制备方法及电池正极的制备方法技术

本发明专利技术提供一种钒基尖晶石材料的制备方法，包括以下步骤：A)将乙酸锰和乙酰丙酮氧钒在醇中混合，然后将得到的混合溶液加热蒸干得到凝胶状前驱体；B)将所述凝胶状前驱体干燥，得到干燥物；C)将所述步骤B)得到的干燥物在保护性气氛下进行退火，得到MnV

Preparation method of a vanadium based spinel material and battery positive electrode

【技术实现步骤摘要】
一种钒基尖晶石材料的制备方法及电池正极的制备方法
本专利技术属于无机材料
，尤其涉及一种钒基尖晶石材料的制备方法及电池正极的制备方法。
技术介绍
MnV2O4是一种常见的三元材料，其晶格结构为面心立方格子。化学通式为AB2O4，其中A位点为二价锰离子，占据氧的四面体位点；B位点为三价钒离子，占据子氧的八面体位点。该材料具有优异的物理化学特性，在能源存储、电催化、磁制冷、传感器磁开关、复合材料等领域具有巨大的实用前景。如此优异的材料目前在各领域都得到了广泛的研究，但其合成方法局限于化学气相传输、多步骤固相法、微波辅助合成法等。现有的合成方法不仅合成步骤繁琐，所需条件苛刻，而且一次合成量少，大规模生产比较困难。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种钒基尖晶石材料的制备方法及电池正极的制备方法，本专利技术中的制备方法简单可控，得到的MnV2O4尖晶石物相纯，且具有优异的电化学性能。本专利技术提供一种钒基尖晶石材料的制备方法，包括以下步骤：A)将乙酸锰和乙酰丙酮氧钒在醇中混合，然后将得到的混合溶液加热蒸干得到凝胶状前驱体；B)将所述凝胶状前驱体干燥，得到干燥物；C)将所述步骤B)得到的干燥物在保护性气氛下进行退火，得到MnV2O4尖晶石；所述退火的温度为600～1000℃，所述退火的时间为6～18小时。优选的，所述混合溶液中乙酸锰的摩尔浓度为0.5～3×10-4mol/L；所述混合溶液中乙酰丙酮氧钒的摩尔浓度为1.6～2.4×10-4mol/L。优选的，所述步骤A)中加热的温度为50～80℃。优选的，所述步骤B)干燥的温度为30～60℃；所述步骤B)中干燥的时间为12～24小时。优选的，所述步骤A)中的醇为无水乙醇、无水丙醇、甲醇和乙二醇中的一种或几种；优选的，将乙酸锰和乙酰丙酮氧钒在醇中混合，然后超声至溶液澄清无沉淀，得到混合溶液；所述超声的时间为2～4小时。优选的，将得到的混合溶液在磁力搅拌的条件下加热蒸干；所述磁力搅拌的转速为400～500rmp。本专利技术提供一种电池正极的制备方法，其特征在于，先按照上文所述的制备方法制备得到钒基尖晶石活性材料，然后再将所述钒基尖晶石活性材料制成电池正极。本专利技术提供一种钒基尖晶石材料的制备方法，包括以下步骤：A)将乙酸锰和乙酰丙酮氧钒在醇中混合，然后将得到的混合溶液加热蒸干得到凝胶状前驱体；B)将所述凝胶状前驱体干燥，得到干燥物；C)将所述步骤B)得到的干燥物在保护性气氛下进行退火，得到MnV2O4尖晶石；所述退火的温度为600～1000℃，所述退火的时间为6～18小时。本专利技术先使用溶胶凝胶法得到混合均匀的前驱体，再利用煅烧法得到了结晶性良好的MnV2O4尖晶石。本专利技术制备得到的钒基尖晶石材料结晶性好，纯度高，可广泛用于电池、电容器、电催化和电磁制冷等领域，尤其具有优异的电化学性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1中MnV2O4尖晶石实物照片；图2为本专利技术实施例1中MnV2O4尖晶石的扫描电镜图片；图3为本专利技术实施例1中MnV2O4尖晶石的透射电镜图片；图4为本专利技术实施例1得到的MnV2O4尖晶石的X射线衍射图谱；图5为本专利技术实施例2得到的MnV2O4尖晶石的X射线衍射图谱；图6为本专利技术实施例3得到的MnV2O4尖晶石的X射线衍射图谱；图7为本专利技术实施例4得到的MnV2O4尖晶石的X射线衍射图谱；图8为本专利技术实施例4得到的MnV2O4尖晶石的扫描电镜照片；图9为本专利技术实施例5得到的MnV2O4尖晶石的X射线衍射图谱；图10为本专利技术实施例5得到的MnV2O4尖晶石的扫描电镜照片；图11为本专利技术得到的MnV2O4尖晶石锌离子电池性能数据图。具体实施方式本专利技术提供了一种钒基尖晶石材料的制备方法，包括以下步骤：A)将乙酸锰和乙酰丙酮氧钒在醇中混合，然后将得到的混合溶液加热蒸干得到凝胶状前驱体；B)将所述凝胶状前驱体干燥，得到干燥物；C)将所述步骤B)得到的干燥物在保护性气氛下进行退火，得到MnV2O4尖晶石；所述退火的温度为600～1000℃，所述退火的时间为6～18小时。本专利技术以乙酸锰和乙酰丙酮氧钒为原料，采用溶胶凝胶法制备得到凝胶状的前驱体。优选的，本专利技术将乙酸锰和乙酰丙酮氧钒在无水醇中混合，通过超声得到清澈均一的溶液，然后将得到的混合溶液在磁力搅拌的条件下加热蒸干，得到凝胶状前驱体。在本专利技术中，所述无水醇优选为无水乙醇、无水丙醇、甲醇和乙二醇中的一种或几种，本专利技术使用无水乙醇等醇类作为溶剂，能够使乙酸锰和乙酰丙酮氧钒更充分的混合，提高最终产品的纯度。在本专利技术中，所述混合溶液中乙酸锰的摩尔浓度优选为0.5～3×10-4mol/L，更优选为1～2×10-4mol/L；所述混合溶液中乙酰丙酮氧钒的摩尔浓度优选为1.6～2.4×10-4mol/L，更优选为2×10-4mol/L。在本专利技术中，所述乙酸锰与乙酰丙酮氧钒的摩尔比优选为1:(1～3)，更优选为1：2。在本专利技术中，所述超声的频率优选为50～100Hz，更优选为60～90Hz；所述超声的时间优选为2～4小时。若不超声或超声时间不够，粉末不能够充分混合，会导致最终样品中出现锰或钒的氧化物杂质。在本专利技术中，所述加热的温度优选为50～80℃，更优选为60～70℃，具体的，在本专利技术的实施例中，可以是80℃；本专利技术对所述加热的时间没有特殊的限制，加热至混合溶液中无醇溶剂即可。在本专利技术中，所述磁力搅拌的转速优选为400～500rpm。得到凝胶状前驱体后，本专利技术将所述前驱体进行干燥，得到干燥物，所述干燥的温度优选为30～60℃，更优选为40～50℃；所述干燥的时间优选为12～24小时，更优选为15～20小时。本专利技术优选将所述前驱体置于烘箱中进行烘干。得到干燥物之后，本专利技术将所述干燥物在保护性气氛下进行退火，得到MnV2O4尖晶石。在本专利技术中，所述保护性气氛优选为氩气、氮气等，本专利技术优选在退火升温之前预通保护性气体5～10min，排除退火装置中的氧气。在本专利技术中，所述退火的温度优选为600～1000℃，更优选为700～900℃，最优选为800℃；所述温度过高，所烧样品结块严重，温度过低，结晶性不好；所述退火的时间优选为6～18小时，更优选为8～16小时，最优选为10～12小时。本专利技术还提供了一种电池正极的制备方法，本专利技术中的电池正极中包含活性材料，所述活性材料为上文所述的制备方法制备得到的钒基尖晶石材料，本专利技术先按照上文所述的制备方法制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钒基尖晶石材料的制备方法，包括以下步骤：/nA)将乙酸锰和乙酰丙酮氧钒在醇中混合，然后将得到的混合溶液加热蒸干得到凝胶状前驱体；/nB)将所述凝胶状前驱体干燥，得到干燥物；/nC)将所述步骤B)得到的干燥物在保护性气氛下进行退火，得到MnV

【技术特征摘要】
1.一种钒基尖晶石材料的制备方法，包括以下步骤：
A)将乙酸锰和乙酰丙酮氧钒在醇中混合，然后将得到的混合溶液加热蒸干得到凝胶状前驱体；
B)将所述凝胶状前驱体干燥，得到干燥物；
C)将所述步骤B)得到的干燥物在保护性气氛下进行退火，得到MnV2O4尖晶石；
所述退火的温度为600～1000℃，所述退火的时间为6～18小时。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合溶液中乙酸锰的摩尔浓度为0.5～3×10-4mol/L；
所述混合溶液中乙酰丙酮氧钒的摩尔浓度为1.6～2.4×10-4mol/L。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A)中加热的温度为50～80℃。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈双明，魏世强，宋礼，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34