一種用于鋰離子電池的高容量V2O5薄膜正極材料，該材料通過以下方法制備：（1）制備V2O5溶膠：以粉末V2O5為原料，與H2O2攪拌混合制備V2O5溶膠；（2）配制不同濃度的溶膠：將上述V2O5溶膠分別配制成濃度范圍為：0.002mol/L至0.016mol/L的溶膠；（3）預處理Pt基底：將Pt片浸沒在雙氧水中，浸泡10分鐘，然后用去離子水沖洗干凈，自然風干；（4）制備V2O5薄膜電極：用移液器取10?L所需濃度的V2O5溶膠，鋪展在Pt片上，自然風干，置于500℃的馬弗爐中煅燒2h，自然冷卻至室溫，得到V2O5薄膜電極。本發明專利技術的V2O5薄膜材料微觀形貌特殊，可以提高鋰離子電池的比容量。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電極材料領域，特別涉及一種用于鋰離子電池的高容量V2O5薄膜正極材料。
技術介紹
鋰離子電池是上世紀在鋰電池基礎上發展起來的新型蓄電池，具有電壓高、比能量大、循環壽命長等優點，目前已廣泛應用于各種日常小型便攜電源，作為電源更新換代產品，在將來有可能應用于大功率電器領域。近年來，隨著聞性能負極體系的出現，電解質的研究也取得了很大進展。相對而言，鋰離子電池正極材料研究較為滯后，限制了鋰離子電池整體性能的進一步提高。目前研究比較多的正極材料主要有層狀結構的LiMO2(其中:M=N1、Co、Mn等)，還包含多元體系的混合，但其比容量低和循環性等問題還有待解決。尖晶石型LiMn2O4具有安全性能好，易合成等優點也是目前研究較多的鋰離子電池正極材料，但在充放電過程中存在John-Teller效應，結構發生畸變，降低了尖晶石結構的對稱性，導致循環性能變差。橄欖石晶體結構的LiMPO4 (其中:M= Fe、Mn、N1、Co等)具有熱穩定性好、安全性能高等優點，且在充電狀態的穩定性超過了層狀結構的過渡金屬氧化物，使其特別適用于動力電池材料，但卻存在著因電導率低而引起的不可逆容量問題，改善的方法一方面是:通過改變合成方法來制備顆粒細、純度高的粉體材料；另一方面通過摻雜金屬粉末或金屬離子來提高其電導率，增加可逆容量。三斜晶系的V2O5,以VO4四方錐單元通過氧橋結合為鏈狀，鏈與鏈之間再通過另一氧橋連接形成一條復鏈，從而構成平行于平面的層狀排列，非常適合鋰離子的脫嵌，但在實際應用中仍存在離子傳輸速率低、電導率低、充放電循環性能差、比容量和能量密度低等問題，限制了其在鋰離子電池領域的應用。
技術實現思路
本專利技術的目的就是為了克服上述現有技術的不足，解決鋰離子電池容量小，比容量衰減嚴重的問題，而提供一種用于鋰離子電池的高容量V2O5薄膜正極材料。本專利技術所涉及的是一種用于鋰離子電池的高容量V2O5薄膜正極材料，其特征是該材料通過以下方法制備:(I)制備五氧化二釩溶膠:取3mL 30%的雙氧水(H2O2)溶液置于25 mL的燒杯中，然后將精確稱量的0.146 g五氧化二釩(V2O5)粉末放入燒杯中，在室溫下充分緩慢攪拌使V2O5粉末完全溶解，然后加入2 mL去離子水繼續攪拌至形成穩定的紅棕色溶膠；(2)配制不同濃度的溶膠:將上述V2O5溶膠分別定容到50mL-400ml，得到濃度范圍為:0.002 mol/L至0.016 mol/L的V2O5溶膠；(3)預處理Pt基底:將待處理的Pt片完全浸沒在雙氧水中，浸泡10分鐘，然后用去離子水沖洗干凈，自然風干；(4)制備V2O5薄膜電極:用移液器量取IOPL的所需濃度的V2O5溶膠，鋪展在經過預處理的Pt片上，于室溫下自然風干后，置于500°C的馬弗爐中煅燒2小時，自然冷卻至室溫，即得到V2O5薄膜電極。通過本方法制備的V2O5電極材料形貌特殊，具有兩個穩定的充放電平臺，表現出高的嵌鋰容量和良好的循環性能，具有廣闊的應用前景。且該法在電極的制作過程中不涉及導電劑、粘接劑的使用，電極材料直接鋪展在電極基底一步完成，制作工藝簡單，操作簡便，過程易控制，環保。本專利技術制備的V2O5薄膜電極材料，采用三電極體系，以I mol/L的LiC104/PC為電解液，V2O5薄膜電極為工作電極，Pt片為輔助電極，Ag/AgCl為參比電極，通過循環伏安和恒電流充放電測試表明，這種V2O5薄膜有兩個明顯的充放電平臺，循環性能好，在充放電電流密度為400mA/g時，其初始放電比容量可達714mAh/g，而目前現有文獻報道的鋰離子電池用V2O5正極材料，放電比容量僅為 377mAh/g，因而，與現有鋰離子電池用V2O5正極材料相t匕，本專利技術提供的V2O5薄膜正極材料，能夠有效解決鋰離子電池比容量低的問題，顯著提高了 V2O5作為鋰離子電池正極材料的應用價值。附圖說明圖1為溶膠濃度為0.008mol/L的V2O5薄膜正極材料的SEM ； 圖2為溶膠濃度為0.008mol/L的V2O5薄膜正極材料在掃描速率為0.01V/s時的循環伏安曲線； 圖3為溶膠濃度為0.008mol/L的V2O5薄膜正極材料在質量電流密度為400mA/g條件下的恒電流充放電容量曲線； 圖4為溶膠濃度為0.008mol/L的V2O5薄膜正極材料在不同電流密度下的充放電曲線；圖5為溶膠濃度為0.008mol/L的V2O5薄膜正極材料在不同電流密度下的放電容量衰減曲線； 圖6為數個溶膠濃度為0.008mol/L的V2O5薄膜正極材料的初始充放電容量對比； 圖7為溶膠濃度為0.016mol/L的V2O5薄膜在質量電流密度為400mA/g條件下的恒電流充放電容量曲線； 圖8為溶膠濃度為0.0054mol/L的V2O5薄膜在質量電流密度為400mA/g條件下的恒電流充放電容量曲線； 圖9為溶膠濃度為0.004mol/L的V2O5薄膜在質量電流密度為400mA/g條件下的恒電流充放電容量曲線； 圖10為溶膠濃度為0.0032mol/L的V2O5薄膜在質量電流密度為400mA/g條件下的恒電流充放電容量曲線； 圖11為溶膠濃度為0.002mol/L的V2O5薄膜在質量電流密度為400mA/g條件下的恒電流充放電容量曲線。具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本專利技術進一步說明如下: 實施例1 一種用于鋰離子電池的高容量V2O5薄膜正極材料的制備方法如下: (I)制備五氧化二釩溶膠:取3mL 30%的雙氧水(H2O2)溶液置于25 mL的燒杯中，然后將精確稱量的0.146 g五氧化二釩(V2O5)粉末放入燒杯中，在室溫下充分緩慢攪拌使V2O5粉末完全溶解，然后加入2 mL去離子水繼續攪拌至形成穩定的紅棕色溶膠； (2)配制濃度為0.008mol/L的V2O5溶膠:將上述V2O5溶膠定容到100ml，得到濃度為0.008 mol/L 的 V2O5 溶膠； (3)預處理Pt基底:將待處理的Pt片完全浸沒在雙氧水中，浸泡10分鐘,然后用去離子水沖洗干凈，自然風干； (4)制備V2O5薄膜電極:用移液器量取IOPL的所需濃度的V2O5溶膠，鋪展在經過預處理的Pt片上，于室溫下自然風干后，置于500°C的馬弗爐中煅燒2小時，自然冷卻至室溫，即得到V2O5薄膜電極。采用三電極體系測試，V2O5薄膜電極為工作電極，Ag/AgCl作為參比電極，做過預處理的Pt片作為對電極，進行循環伏安和恒電流充放電測試。本實施例所制備的V2O5薄膜電極的電子掃描圖(SEM)如圖1所示，從圖中可以看出，V2O5薄膜是由呈片狀結構的顆粒構成，且具有均勻和致密性好的特征。本實施例所制備的V2O5薄膜電極的循環伏安曲線，如圖2所示，掃描電壓范圍為-0.2疒0.6V vs.Ag/AgCl，掃速為0.0lV/s。從圖中可以看出，在V2O5薄膜的循環伏安曲線上有兩對明顯的氧化還原峰，說明Li+離子在V2O5薄膜電極上的嵌脫過程分兩步進行，且不存在不可逆相變，有利于提高鋰離子電池的性能。V2O5薄膜在電壓為0.14V和0.34V處各出現一個氧化峰，對應著Li+離子在V2O5薄膜電極上的脫出過程；在-0.04V和0.19V處各出現一個還原峰，對應著Li+離子在V2O5本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于鋰離子電池的高容量V2O5薄膜正極材料，該材料通過以下方法制備：（1）制備V2O5溶膠：取3mL?30%的雙氧水溶液于25?mL的燒杯中，然后將0.146?g??V2O5粉末放入燒杯中，室溫下充分緩慢攪拌使V2O5粉末完全溶解，然后加入2?mL?去離子水繼續攪拌至形成穩定的紅棕色溶膠；（2）配制不同濃度的溶膠：將上述V2O5溶膠分別定容到50mL?400ml，得到濃度范圍為：0.002?mol/L至0.016?mol/L的V2O5溶膠；（3）預處理Pt基底：將Pt片浸沒在雙氧水中，浸泡10分鐘，然后用去離子水沖洗干凈，自然風干；（4）制備V2O5薄膜電極：用移液器取10μL所需濃度的V2O5溶膠，鋪展在經預處理的Pt片上，自然風干后，置于500℃的馬弗爐中煅燒2小時，自然冷卻至室溫，即得到V2O5薄膜電極。
【技術特征摘要】
1.一種用于鋰離子電池的高容量V2O5薄膜正極材料，該材料通過以下方法制備: (1)制備V2O5溶膠:取3mL30%的雙氧水溶液于25 mL的燒杯中，然后將0.146 g V2O5粉末放入燒杯中，室溫下充分緩慢攪拌使V2O5粉末完全溶解，然后加入2 mL去離子水繼續攪拌至形成穩定的紅棕色溶膠； (2)配制不同濃度的溶膠:將上述V2O5溶膠分別定容到50mL-400ml...
【專利技術屬性】
技術研發人員：余丹梅，文嘉植，陳昌國，譙亞娟，
申請(專利權)人：重慶大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。