一种金属离子插层制备MV3O8/CNT纳米复合材料的方法技术

技术编号：40949637 阅读：2 留言：0更新日期：2024-04-18 20:24

本发明专利技术公开了一种金属离子插层制备MV<subgt;3</subgt;O<subgt;8</subgt;/CNT纳米复合材料技术，包括如下步骤：a,将V<subgt;2</subgt;O<subgt;5</subgt;、CNT和金属盐混合均匀到水溶液中，得到棕色悬浊液；b,将混合液置于粉碎机中粉碎；c,离心洗涤干燥，得到MV<subgt;3</subgt;O<subgt;8</subgt;/CNT纳米复合材料。本发明专利技术公开实验方法简单、高效、成本低，制备得到的产物稳定，并且制备得到的MV<subgt;3</subgt;O<subgt;8</subgt;/CNT纳米复合材料作为水系锌离子正极材料，电池的倍率性能和循环稳定性得明显提高，此技术为解决V<subgt;2</subgt;O<subgt;5</subgt;本身电导率低且层间距窄的问题提供新思路，改良V<subgt;2</subgt;O<subgt;5</subgt;在电极材料中的应用方式和材料能效，一定程度上拓宽了V<subgt;2</subgt;O<subgt;5</subgt;在电池电极材料领域的应用前景。

全部详细技术资料下载

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电化学储能领域，具体涉及一种金属离子插层制备mv3o8/cnt纳米复合材料技术用于水系锌离子电池正极材料。

技术介绍

1、锂离子电池是大家所广泛认识和使用的一种储能器件，目前已占据商业化电池中绝大部分份额，具有能量密度高、工作温度范围广等优势。但是，受制于锂资源短缺以及锂价格逐年攀升问题，电池市场在未来极有可能出现锂电池供不应求的状况，而且锂电池所使用的有机电解液对人体有一定危害。因此，寻求可替代锂离子电池且成本低廉、易于组装、安全性高的大型储能电池技术成为当务之急。

2、水系锌离子电池因锌资源储量丰富，价格低廉，电解液中性无毒,兼之较高的容量以及良好的储能性能成为研究的热点之一。水系锌离子电池利用zn金属作为负极，体积比容量高达5855mah cm-3。锌的氧化还原电位为-0.763v vs.she，这使得它可以在水系电解液中稳定工作。水系电解液具有不易燃不易爆的本质安全性，相对于有机系电解液成本更低、具有更高的离子电导率，并且不必在惰性气体保护中封装，更利于大规模生产制造，而且环境友好，不挥发有毒有害物质。可见，从性能、成本、安全性等角度出发，锌离子电池都将成为下一代储能电池中极具前途的竞争者。

3、正极材料是水系锌离子电池的核心部件之一，关于锌离子电池的研究焦点之一便是针对正极材料容量有限，以及循环性能较差等对储能性能起决定性作用的问题而进行改进和优化。五氧化二钒(v2o5)由于具有丰富的晶体结构(层状结构和隧道结构)以及多种价态，是目前研究最多的正极材料。层状v2o5，v与o形成vo

技术实现思路

1、为达到上述专利技术创造目的，本专利技术采用下述技术方案：一种金属离子插层制备mv3o8/cnt纳米复合材料技术，用于解决v2o5水系锌离子电池正极材料结构稳定性差、循环寿命短的问题。

2、根据本专利技术的第一个方面，本专利技术提供了一种金属离子插层制备mv3o8/cnt纳米复合材料的方法，包括如下步骤：

3、a,将v2o5、cnt和无机金属盐按比例混合均匀后分散到水溶液中，得到棕色悬浊液；

4、b,将悬浊液置于细胞粉碎机中粉碎，悬浊液变为砖红色；

5、c,离心洗涤干燥，得到mv3o8/cnt复合材料。

6、d,对mv3o8/cnt纳米复合材料进行结构和储能性能表征

7、优选的，步骤a所述v2o5、cnt和无机金属盐的质量比为10:1:50，采用的cnt为氨基化的多壁cnt，无机金属盐为含有li、na、k、mg、ca元素的无机盐，可以使用某一种无机金属盐，也可以为两种或两种以上无机盐混合使用。

8、优选的，步骤a所述混合均匀，先将v2o5、cnt和金属盐放置于玛瑙研钵充分研磨半个小时，然后分散在水中磁力搅拌1个小时。

9、优选的，步骤b所述细胞粉碎机，为一体式超声波细胞破碎仪，仪器最高超声功率为1000w，工作时采用800w功率。并采用60℃控温，将控温探头放置在混合液中，温度超过60℃则细胞粉碎机停止工作。超声时间为2小时，不包含超温停止时间。

10、根据本专利技术的第二个方面，本专利技术提供了一种mv3o8/cnt纳米复合材料的用途，用于制备锌离子电池正极材料。

11、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：

12、本专利技术首次公开了一种金属离子插层制备mv3o8/cnt纳米复合材料技术，实验方法简单、高效、成本低，制备得到的产物稳定，并且mv3o8/cnt纳米复合材料用作锌离子电池正极材料时，倍率性能和循环稳定性得到较明显的提高，此技术为解决v2o5本身电导率低且层间距窄的问题提供新思路，改良v2o5在电极材料中的应用方式和材料能效，一定程度上拓宽了v2o5在电池电极材料领域的应用前景。

13、本专利技术将mv3o8与高导电性的碳基材料复合，这种材料具有更大的比表面积和更高的导电性。碳纳米管(cnts)具有较高的导电性，三维高导电网络与mv3o8连接简单但紧密，有效提高mv3o8的导电性。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种金属离子插层制备MV3O8/CNT纳米复合材料的方法，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，步骤a所述V2O5、CNT和无机金属盐的质量比为5-15:1:30-80；

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤a所述V2O5、CNT和无机金属盐的质量比为10:1:50。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：述无机金属盐为Na或K。

5.根据权利要求4所述的方法，述无机金属盐为含有Na元素的无机盐。

6.根据权利要求4所述的方法，述无机金属盐为含有K元素的无机盐。

7.一种权利要求1-6任意一种方法制备出的金属离子插层制备MV3O8/CNT纳米复合材料的用途，用于制备水系锌离子电池正极材料。

8.根据权利要求7所述的用途，所述金属离子插层制备MV3O8/CNT纳米复合材料由权利要求5或6方法制备而成。

【技术特征摘要】

1.一种金属离子插层制备mv3o8/cnt纳米复合材料的方法，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，步骤a所述v2o5、cnt和无机金属盐的质量比为5-15:1:30-80；

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤a所述v2o5、cnt和无机金属盐的质量比为10:1:50。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：述无机金属盐为na或k。

5...

【专利技术属性】
技术研发人员：周锦华，邵振广，徐锦怡，王浩，
申请(专利权)人：常熟理工学院，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人