一种用于锂离子电池的高容量V2O5薄膜正极材料，该材料通过以下方法制备：（1）制备V2O5溶胶：以粉末V2O5为原料，与H2O2搅拌混合制备V2O5溶胶；（2）配制不同浓度的溶胶：将上述V2O5溶胶分别配制成浓度范围为：0.002mol/L至0.016mol/L的溶胶；（3）预处理Pt基底：将Pt片浸没在双氧水中，浸泡10分钟，然后用去离子水冲洗干净，自然风干；（4）制备V2O5薄膜电极：用移液器取10?L所需浓度的V2O5溶胶，铺展在Pt片上，自然风干，置于500℃的马弗炉中煅烧2h，自然冷却至室温，得到V2O5薄膜电极。本发明专利技术的V2O5薄膜材料微观形貌特殊，可以提高锂离子电池的比容量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电极材料领域，特别涉及一种用于锂离子电池的高容量V2O5薄膜正极材料。
技术介绍
锂离子电池是上世纪在锂电池基础上发展起来的新型蓄电池，具有电压高、比能量大、循环寿命长等优点，目前已广泛应用于各种日常小型便携电源，作为电源更新换代产品，在将来有可能应用于大功率电器领域。近年来，随着闻性能负极体系的出现，电解质的研究也取得了很大进展。相对而言，锂离子电池正极材料研究较为滞后，限制了锂离子电池整体性能的进一步提高。目前研究比较多的正极材料主要有层状结构的LiMO2(其中:M=N1、Co、Mn等)，还包含多元体系的混合，但其比容量低和循环性等问题还有待解决。尖晶石型LiMn2O4具有安全性能好，易合成等优点也是目前研究较多的锂离子电池正极材料，但在充放电过程中存在John-Teller效应，结构发生畸变，降低了尖晶石结构的对称性，导致循环性能变差。橄榄石晶体结构的LiMPO4 (其中:M= Fe、Mn、N1、Co等)具有热稳定性好、安全性能高等优点，且在充电状态的稳定性超过了层状结构的过渡金属氧化物，使其特别适用于动力电池材料，但却存在着因电导率低而引起的不可逆容量问题，改善的方法一方面是:通过改变合成方法来制备颗粒细、纯度高的粉体材料；另一方面通过掺杂金属粉末或金属离子来提高其电导率，增加可逆容量。三斜晶系的V2O5,以VO4四方锥单元通过氧桥结合为链状，链与链之间再通过另一氧桥连接形成一条复链，从而构成平行于平面的层状排列，非常适合锂离子的脱嵌，但在实际应用中仍存在离子传输速率低、电导率低、充放电循环性能差、比容量和能量密度低等问题，限制了其在锂离子电池领域的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术的不足，解决锂离子电池容量小，比容量衰减严重的问题，而提供一种用于锂离子电池的高容量V2O5薄膜正极材料。本专利技术所涉及的是一种用于锂离子电池的高容量V2O5薄膜正极材料，其特征是该材料通过以下方法制备:(I)制备五氧化二钒溶胶:取3mL 30%的双氧水(H2O2)溶液置于25 mL的烧杯中，然后将精确称量的0.146 g五氧化二钒(V2O5)粉末放入烧杯中，在室温下充分缓慢搅拌使V2O5粉末完全溶解，然后加入2 mL去离子水继续搅拌至形成稳定的红棕色溶胶；(2)配制不同浓度的溶胶:将上述V2O5溶胶分别定容到50mL-400ml，得到浓度范围为:0.002 mol/L至0.016 mol/L的V2O5溶胶；(3)预处理Pt基底:将待处理的Pt片完全浸没在双氧水中，浸泡10分钟，然后用去离子水冲洗干净，自然风干；(4)制备V2O5薄膜电极:用移液器量取IOPL的所需浓度的V2O5溶胶，铺展在经过预处理的Pt片上，于室温下自然风干后，置于500°C的马弗炉中煅烧2小时，自然冷却至室温，即得到V2O5薄膜电极。通过本方法制备的V2O5电极材料形貌特殊，具有两个稳定的充放电平台，表现出高的嵌锂容量和良好的循环性能，具有广阔的应用前景。且该法在电极的制作过程中不涉及导电剂、粘接剂的使用，电极材料直接铺展在电极基底一步完成，制作工艺简单，操作简便，过程易控制，环保。本专利技术制备的V2O5薄膜电极材料，采用三电极体系，以I mol/L的LiC104/PC为电解液，V2O5薄膜电极为工作电极，Pt片为辅助电极，Ag/AgCl为参比电极，通过循环伏安和恒电流充放电测试表明，这种V2O5薄膜有两个明显的充放电平台，循环性能好，在充放电电流密度为400mA/g时，其初始放电比容量可达714mAh/g，而目前现有文献报道的锂离子电池用V2O5正极材料，放电比容量仅为 377mAh/g，因而，与现有锂离子电池用V2O5正极材料相t匕，本专利技术提供的V2O5薄膜正极材料，能够有效解决锂离子电池比容量低的问题，显著提高了 V2O5作为锂离子电池正极材料的应用价值。附图说明图1为溶胶浓度为0.008mol/L的V2O5薄膜正极材料的SEM ； 图2为溶胶浓度为0.008mol/L的V2O5薄膜正极材料在扫描速率为0.01V/s时的循环伏安曲线； 图3为溶胶浓度为0.008mol/L的V2O5薄膜正极材料在质量电流密度为400mA/g条件下的恒电流充放电容量曲线； 图4为溶胶浓度为0.008mol/L的V2O5薄膜正极材料在不同电流密度下的充放电曲线；图5为溶胶浓度为0.008mol/L的V2O5薄膜正极材料在不同电流密度下的放电容量衰减曲线； 图6为数个溶胶浓度为0.008mol/L的V2O5薄膜正极材料的初始充放电容量对比； 图7为溶胶浓度为0.016mol/L的V2O5薄膜在质量电流密度为400mA/g条件下的恒电流充放电容量曲线； 图8为溶胶浓度为0.0054mol/L的V2O5薄膜在质量电流密度为400mA/g条件下的恒电流充放电容量曲线； 图9为溶胶浓度为0.004mol/L的V2O5薄膜在质量电流密度为400mA/g条件下的恒电流充放电容量曲线； 图10为溶胶浓度为0.0032mol/L的V2O5薄膜在质量电流密度为400mA/g条件下的恒电流充放电容量曲线； 图11为溶胶浓度为0.002mol/L的V2O5薄膜在质量电流密度为400mA/g条件下的恒电流充放电容量曲线。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明如下: 实施例1 一种用于锂离子电池的高容量V2O5薄膜正极材料的制备方法如下: (I)制备五氧化二钒溶胶:取3mL 30%的双氧水(H2O2)溶液置于25 mL的烧杯中，然后将精确称量的0.146 g五氧化二钒(V2O5)粉末放入烧杯中，在室温下充分缓慢搅拌使V2O5粉末完全溶解，然后加入2 mL去离子水继续搅拌至形成稳定的红棕色溶胶； (2)配制浓度为0.008mol/L的V2O5溶胶:将上述V2O5溶胶定容到100ml，得到浓度为0.008 mol/L 的 V2O5 溶胶； (3)预处理Pt基底:将待处理的Pt片完全浸没在双氧水中，浸泡10分钟,然后用去离子水冲洗干净，自然风干； (4)制备V2O5薄膜电极:用移液器量取IOPL的所需浓度的V2O5溶胶，铺展在经过预处理的Pt片上，于室温下自然风干后，置于500°C的马弗炉中煅烧2小时，自然冷却至室温，即得到V2O5薄膜电极。采用三电极体系测试，V2O5薄膜电极为工作电极，Ag/AgCl作为参比电极，做过预处理的Pt片作为对电极，进行循环伏安和恒电流充放电测试。本实施例所制备的V2O5薄膜电极的电子扫描图(SEM)如图1所示，从图中可以看出，V2O5薄膜是由呈片状结构的颗粒构成，且具有均匀和致密性好的特征。本实施例所制备的V2O5薄膜电极的循环伏安曲线，如图2所示，扫描电压范围为-0.2疒0.6V vs.Ag/AgCl，扫速为0.0lV/s。从图中可以看出，在V2O5薄膜的循环伏安曲线上有两对明显的氧化还原峰，说明Li+离子在V2O5薄膜电极上的嵌脱过程分两步进行，且不存在不可逆相变，有利于提高锂离子电池的性能。V2O5薄膜在电压为0.14V和0.34V处各出现一个氧化峰，对应着Li+离子在V2O5薄膜电极上的脱出过程；在-0.04V和0.19V处各出现一个还原峰，对应着Li+离子在V2O5本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于锂离子电池的高容量V2O5薄膜正极材料，该材料通过以下方法制备：（1）制备V2O5溶胶：取3mL?30%的双氧水溶液于25?mL的烧杯中，然后将0.146?g??V2O5粉末放入烧杯中，室温下充分缓慢搅拌使V2O5粉末完全溶解，然后加入2?mL?去离子水继续搅拌至形成稳定的红棕色溶胶；（2）配制不同浓度的溶胶：将上述V2O5溶胶分别定容到50mL?400ml，得到浓度范围为：0.002?mol/L至0.016?mol/L的V2O5溶胶；（3）预处理Pt基底：将Pt片浸没在双氧水中，浸泡10分钟，然后用去离子水冲洗干净，自然风干；（4）制备V2O5薄膜电极：用移液器取10μL所需浓度的V2O5溶胶，铺展在经预处理的Pt片上，自然风干后，置于500℃的马弗炉中煅烧2小时，自然冷却至室温，即得到V2O5薄膜电极。
【技术特征摘要】
1.一种用于锂离子电池的高容量V2O5薄膜正极材料，该材料通过以下方法制备: (1)制备V2O5溶胶:取3mL30%的双氧水溶液于25 mL的烧杯中，然后将0.146 g V2O5粉末放入烧杯中，室温下充分缓慢搅拌使V2O5粉末完全溶解，然后加入2 mL去离子水继续搅拌至形成稳定的红棕色溶胶； (2)配制不同浓度的溶胶:将上述V2O5溶胶分别定容到50mL-400ml...
【专利技术属性】
技术研发人员：余丹梅，文嘉植，陈昌国，谯亚娟，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：
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