钒基多孔球钾离子电池正极材料的制备方法及应用技术

技术编号:46586254 阅读:0 留言:0更新日期:2025-10-10 21:22
本发明专利技术提供了一种钒基多孔球钾离子电池正极材料的制备方法及应用,方法包括如下步骤:S1.将钒源、过渡金属源、钾源溶于去离子水和乙醇混合溶液得到溶液A;S2.将离子溶液加入溶液A中超声后得到溶液B;S3.将预处理后的膨胀石墨和溶液B置于反应釜内进行溶剂热反应,反应结束后回收溶剂得到黑色固体;S4.在空气中对黑色固体进行煅烧处理,得到钒基多孔球钾离子电池正极材料。本发明专利技术以膨胀石墨为硬模板,以离子液体为软模板,双模板作用制备了多孔结构,缩短了离子扩散路径,同时缓解了体积膨胀。本发明专利技术制备的钒基多孔球正极材料性能优异,溶剂可回收,成本低,绿色环保。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电化学储能,具体涉及一种钒基多孔球钾离子电池正极材料的制备方法及应用


技术介绍

1、锂离子电池由于其高能量密度和长循环寿命,在过去几十年中主导了储能市场。然而,锂资源的有限性及其分布不均,引发了对未来锂离子电池成本和供应稳定性的担忧。钾离子电池因钾资源丰富、成本低廉及氧化还原电位接近锂(-2.93v),被视为大规模储能系统的理想候选者之一。在钾离子电池中,正极材料对电池的整体性能起着决定性作用,其性能直接影响电池的能量密度、功率密度、循环寿命和安全性等关键指标。

2、层状kxv2o5钒基材料具备多对氧化还原反应电位,可以实现更多钾离子存储,理论容量大于200mah/g,是高性能层状氧化物材料之一。然而,在充放电过程中,钒基层状氧化物会经历复杂的相变过程,这是导致其结构稳定性下降的重要原因之一。以o3型结构为例,随着钾离子的脱出,o3型结构容易向其他结构转变,如从o3相向o1相或p3相转变。这种相变会引起材料晶体结构的重排,导致晶格参数发生变化,从而破坏材料的原有结构。由于钾离子半径相对较大,在嵌入和脱出过程中,材料的晶格结构需要本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种钒基多孔球钾离子电池正极材料的制备方法及应用,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的钒基多孔球钾离子电池正极材料的制备方法,其特征在于,所述钒源、过渡金属源、钾源的摩尔比为1.99:0.01:0.5~1.95:0.05:0.8;所述去离子水和乙醇的体积比为2:1~1:1。

3.根据权利要求1或2所述的钒基多孔球钾离子电池正极材料的制备方法,其特征在于,所述钒源为偏钒酸铵、乙酰丙酮钒、硫酸钒、硫酸氧钒、四氯化钒中的一种或者几种组合;所述过渡金属源为乙酸镁、氯化镁、硫酸镁、氢氧化铝、氯化铝、氯化钙、硝酸钙、乙酸钙中的一种或者几种组合;所述钾源为碳...

【技术特征摘要】

1.一种钒基多孔球钾离子电池正极材料的制备方法及应用,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的钒基多孔球钾离子电池正极材料的制备方法,其特征在于,所述钒源、过渡金属源、钾源的摩尔比为1.99:0.01:0.5~1.95:0.05:0.8;所述去离子水和乙醇的体积比为2:1~1:1。

3.根据权利要求1或2所述的钒基多孔球钾离子电池正极材料的制备方法,其特征在于,所述钒源为偏钒酸铵、乙酰丙酮钒、硫酸钒、硫酸氧钒、四氯化钒中的一种或者几种组合;所述过渡金属源为乙酸镁、氯化镁、硫酸镁、氢氧化铝、氯化铝、氯化钙、硝酸钙、乙酸钙中的一种或者几种组合;所述钾源为碳酸钾、柠檬酸钾、氢氧化钾中的一种或者几种组合。

4.根据权利要求1所述的钒基多孔球钾离子电池正极材料的制备方法,其特征在于,所述离子液体为1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐中的一种;所述离子液体体积为溶液总体积的20%~50%。

5.根据权利要求1-4所述的钒基多孔球钾离子电池正极材料的制备方法,其特征在于,所述溶液过程为机...

【专利技术属性】
技术研发人员:王选朋郭长远韩康何青
申请(专利权)人:安徽国芯新材料股份有限公司
类型:发明
国别省市:

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