硫脲改性V6O制造技术

本发明专利技术公开了一种硫脲改性V6O

【技术实现步骤摘要】
硫脲改性V6O
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材料及其制备方法和在锌离子电池中的应用


[0001]本专利技术涉及储能装置
，具体涉及一种硫脲改性V6O
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材料及其制备方法和在锌离子电池中的应用。

技术介绍

[0002]V6O
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作为钒氧化物是钒基材料在钒酸盐以外的另一重要组成部分，V6O
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是一种重要的过渡金属氧化物，整体呈六方最密堆积，晶体结构由六个VO6八面体一个VO5四面体组成，有着复杂的隧道结构，能够提供很大的电化学活性表面积以及更多的反应位点，有利于电荷的传输；V6O
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中+4、+5价的钒元素之间可以通过氧化还原反应进行电子转移，从而在电极材料中形成可逆的嵌入与脱出反应，正是由于其具有良好的电化学能力和储能能力，V6O
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曾作为锂离子电池和超级电容器等储能器件的正极材料被深入研究，已经证明了其具备合格的电化学储能能力，但是关于V6O
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在水系锌离子电池中的应用还没有被深入研究。
[0003]基于上述理由，特提出本申请。

技术实现思路

[0004]基于上述理由，针对现有技术中存在的问题或缺陷，本专利技术的目的在于提供一种硫脲改性V6O
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材料及其制备方法和在锌离子电池中的应用，解决或至少部分解决现有技术中存在的上述技术缺陷。
[0005]为了实现本专利技术的上述其中一个目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种硫脲改性V6O
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材料的制备方法，所述方法具体包括如下步骤：
[0007]将五氧化二钒(V2O5)均匀分散在去离子水中，然后按配比加入双氧水(H2O2)，制备分散液A；再将硫脲溶于无水乙醇中，制备硫脲溶液；按配比将硫脲溶液倒入分散液A中，搅拌至混合均匀，将所得混合液倒入内衬特氟隆的高压釜中，在160℃下密封反应1小时；反应结束后，将所得产物离心，清洗，干燥；最后将所得干燥产物退火，得到硫脲改性V6O
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材料。
[0008]进一步地，上述技术方案，所述五氧化二钒与双氧水的用量比为0.001mol：1mL。
[0009]进一步地，上述技术方案，所述分散五氧化二钒采用的去离子水的用量可不做具体限定，只要能够实现五氧化二钒的均匀分散即可，例如所述五氧化二钒与去离子水的用量比为0.001mol：20mL。
[0010]进一步地，上述技术方案，所述五氧化二钒与硫脲的用量比为0.001mol：(20
‑
80)mg。
[0011]更进一步地，上述技术方案，所述五氧化二钒与硫脲的用量比为0.001mol：50mg。
[0012]进一步地，上述技术方案，所述分散硫脲采用的无水乙醇的用量可不做具体限定，只要能够实现硫脲的均匀分散即可，例如所述硫脲与无水乙醇的用量比为(20
‑
80)mg：10mL。
[0013]进一步地，上述技术方案，所述退火采用的具体工艺如下：在350℃下退火2小时。
[0014]本专利技术的第二个目的在于提供采用上述所述方法制备得到的硫脲改性V6O
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材料。
[0015]本专利技术的第三个目的在于提供采用上述所述方法制备得到的硫脲改性V6O
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材料在锌离子软包电池中的应用。
[0016]一种锌离子软包电池阴极材料，该阴极材料包括阴极活性材料、粘接剂和导电剂，所述阴极活性材料为上述所述方法制备得到的硫脲改性V6O
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材料。
[0017]一种锌离子软包电池阴极，该阴极包括集流体及涂覆和/或填充于集流体上的阴极材料，所述阴极材料为上述所述的锌离子软包电池阴极材料。
[0018]一种锌离子软包电池，该电池包括极芯、电解液和软包电池壳，所述极芯和电解液密封在电池壳体内，所述极芯包括阳极、阴极及隔膜，所述阴极为上述所述的锌离子软包电池阴极。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0020](1)本专利技术使用硫脲改性制备了氨基插入的V6O
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(N)纳米材料，研究发现，硫脲改性通过将硫脲化合物与电极材料表面发生反应，引入N元素到材料中，不改变材料晶体结构的情况下极大地改善了材料的导电性与结构稳定性，对硫脲改性提升材料性能的原因进行了一定的探究。
[0021](2)本专利技术氨基引入V6O
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(N)纳米材料具有非常优秀的稳定性，特别是V6O
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(N
‑
50)材料在电流密度为10Ag
‑1下4500次循环充放电几乎没有容量衰减，与极佳的倍率特性(从0.1Ag
‑1和10Ag
‑1容量保持率48.9％)。硫脲改性在V6O
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纳米材料引入N元素优化电子结构提高电导率，同时可以提升材料结构在离子进出过程中的稳定性，抑制钒溶解引发的结构崩塌。
[0022](3)本专利技术通过对V6O
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(N
‑
50)不同充放电状态非原位XRD与XPS分析研究了V6O
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(N
‑
50)纳米材料储锌机理：在放电过程中伴随着Zn
2+
的嵌入，钒元素发生还原反应；充电过程中伴随着Zn
2+
的脱出，钒元素发生氧化反应，整个过程高度可逆。进一步组装了V6O
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(N
‑
50)//Zn软包电池探究实际应用前景，经过软包封装后电池的倍率性能、循环稳定性等电化学性能均未发生衰减；软包电池在5Ag
‑1的情况下经过2000次循环，依然保有252.8mAh g
‑1的比容量。两个软包串联后成功使一个3V的小车车灯稳定保持23min明亮。
附图说明
[0023]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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为不同硫脲加入量制备的样品SEM图：(a)V6O
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(N
‑
50)；(b)V6O
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(N
‑
20)；(c)V6O
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(N
‑
80)；(d)V6O
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；
[0025]图2为V6O
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(N
‑
50)的(a)TEM图；(b)HRTEM图；
[0026]图3为V6O
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(N
‑
50)的EDX图；
[0027]图4为硫脲加入量20mg、50mg、80mg的实施例样与对比样的XRD图谱；
[0028]图5为V6O...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硫脲改性V6O
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材料的制备方法，其特征在于：所述方法具体包括如下步骤：将五氧化二钒(V2O5)均匀分散在去离子水中，然后按配比加入双氧水(H2O2)，制备分散液A；再将硫脲溶于无水乙醇中，制备硫脲溶液；按配比将硫脲溶液倒入分散液A中，搅拌至混合均匀，将所得混合液倒入内衬特氟隆的高压釜中，在160℃下密封反应1小时；反应结束后，将所得产物离心，清洗，干燥；最后将所得干燥产物退火，得到硫脲改性V6O
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材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述五氧化二钒与双氧水的用量比为0.001mol：1mL。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述五氧化二钒与硫脲的用量比为0.001mol：(20
‑
80)mg。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述五氧化二钒与硫脲的用量比为0.001mol：50mg。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚佳，吴子昂，范玉舟，夏超，王浩，万厚钊，
申请(专利权)人：湖北大学，
类型：发明
国别省市：