一种原位制备碳纳米管复合钒酸钾的方法及其在金属离子电池中的应用技术

本发明专利技术属于金属离子电池正极材料领域，特别涉及一种原位合成一维碳纳米管复合钒酸钾纳米带正极材料的方法及其在金属离子电池中的应用，所述正极材料的化学式组成为KV3O8@CNTs。本发明专利技术的KV3O8@CNTs是首先通过球磨钒前驱体后，再依次加入氯化钾、碳纳米管、还原剂并经过室温搅拌、超声处理和水热合成得到终产物。得到的产物中，具有纳米带状结构的钒酸钾与一维碳纳米管原位生长成相互交联的三维网状结构，材料放电比容量得以大幅度提高；除此之外，钠离子在固相中的传递路径缩短，有利于钠离子的快速脱嵌；同时，引入的碳纳米管为电子传递提供了良好的导电网络，有利于提升电子传导速率，提高电池充放电过程中的反应动力学。学。学。

【技术实现步骤摘要】
一种原位制备碳纳米管复合钒酸钾的方法及其在金属离子电池中的应用


[0001]本专利技术属于金属离子电池正极材料领域，具体涉及一种原位制备碳纳米管复合钒酸钾的方法及其应用。

技术介绍

[0002]随着我国碳达峰、碳中和目标的提出，新能源将成为电力供应的主体。然而以风能、太阳能为代表的清洁可再生能源存在着随机性、间歇性以及不可控的缺点，导致无法将其直接并入电网中进行利用，否则会影响用电的输出质量，并会伴随电力系统的安全问题，从而影响电网的安全稳定运行，同时，此问题也造成了大量可再生能源输出电力的浪费。发展储能技术是解决其不连续、不稳定、弃风弃光等问题的关键，是支撑我国大规模发展新能源，保障新能源安全以及推动新能源实用性的关键。在目前诸多的储能技术中，锂离子电池储能技术的发展较为成熟和完善，因其高能量密度、高功率密度、长循环寿命长等优点，被广泛地应用于各种便携式电子设备等动力电池中，然而由于锂资源储量有限、价格昂贵以及资源分布不均匀等问题，极大的限制了锂离子电池的规模化发展。
[0003]钠与锂具有相似的物理化学性质，同时由于钠具有更丰富的储本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属离子电池正极材料，其特征在于，所述正极材料的组成为KV3O8@CNTs；所述正极材料为一维碳纳米管与钒酸钾纳米带交联形成的三维网状结构；所述正极材料带径范围为10
‑
150nm。2.根据权利要求1所述的金属离子电池正极材料，其特征在于，所述正极材料带径范围为50
‑
100nm。3.一种权利要求1～2任一所述的金属离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：1)称取适量钒源干燥后球磨；2)将球磨后的钒源、碳纳米管、还原剂、钾源加入溶剂中，形成混合溶液，其中固含量/溶剂的质量浓度为150
‑
350mg/mL；钒、还原剂的摩尔比为1∶(0.9
‑
1.1)；钒、钾的摩尔比为1∶(3
‑
5)，碳纳米管占钒源的质量分数为5
‑
20％；3)将步骤2)的混合溶液在水浴30
‑
50℃环境下搅拌反应5
‑
8h；随后超声分散6
‑
12小时，得到混合物前驱体，将混合物前驱体转移至反应釜中；4)将所述反应釜置于120
‑
180℃烘箱中反应12
‑
48h；5)将步骤4)反应后的混合物进行离心以获取沉淀产物，将沉淀产物洗涤、干燥后，经过研磨后得到所述金属离子电池正极材料。4.根据权利要求3所述的金属离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：步骤1)中，干燥及球磨步骤为：将钒源置于60
‑
120℃的烘箱中干燥6
‑
12h，将干燥后的钒源转移至球磨罐以300
‑
600r/min球磨4
‑
8h，得到球磨后的钒源；步骤2)中，所述混合溶液中固含量/溶剂的质量浓度为200
‑
300mg/mL；所述钒、还原剂的摩尔比为1∶1；钒、钾源的摩尔比为1∶4，碳纳米管占钒源的质量分数为5
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：李先锋，郑琼，葛广谞，刘鑫，侯鑫，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：