WO2017036069A1 - 具有纳米线三维缠绕结构的v2o5空心微米线球及其制备方法和应用 - Google Patents
具有纳米线三维缠绕结构的v2o5空心微米线球及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2017036069A1 WO2017036069A1 PCT/CN2016/070896 CN2016070896W WO2017036069A1 WO 2017036069 A1 WO2017036069 A1 WO 2017036069A1 CN 2016070896 W CN2016070896 W CN 2016070896W WO 2017036069 A1 WO2017036069 A1 WO 2017036069A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- nanowire
- wire ball
- hollow micron
- winding structure
- dimensional winding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/483—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides for non-aqueous cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
- H01M4/1391—Processes of manufacture of electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/028—Positive electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Definitions
- the invention belongs to the field of nano materials and electrochemical technology, and particularly relates to a V 2 O 5 hollow micron wire ball with a three-dimensional winding structure of nanowires and a preparation method thereof, and the material can be used as a positive active material of a high-rate lithium ion battery.
- V 2 O 5 hollow micron wire ball having a three-dimensional winding structure of nanowires, which has a diameter of 4-10 micrometers, is wound by nanowires, and forms a hollow porous structure. It is prepared by the following method, including the following steps:
- the preparation method of the V 2 O 5 hollow micron wire ball with the nanowire three-dimensional winding structure comprises the following steps:
- step 4) The reactant obtained in the step 3) is transferred to a hydrothermal reaction in the reaction vessel, and the reaction vessel is taken out and naturally cooled to room temperature;
- FIG. 7 is a cycle diagram of constant current charge and discharge of a V 2 O 5 hollow micron sphere having a nanowire three-dimensionally wound structure at a high current density (2000 mA g ⁇ 1 ) according to Embodiment 1 of the present invention;
- Embodiment 8 is a magnification diagram of a V 2 O 5 hollow micron microsphere having a nanowire three-dimensional winding structure according to Embodiment 1 of the present invention, which is discharged at a low current density (100 mA g ⁇ 1 ) and discharged at different current densities.
- step 2) In the solution obtained in step 2), 2.0 g of tris-hydroxymethylaminomethane was added and sonicated for 30 min;
- the V 2 O 5 hollow micron ball which is formed by three-dimensional winding of nanowires, has excellent cycle performance and rate characteristics, and is a potential application material for high-power, long-life lithium ion batteries.
- step 2) In the solution obtained in step 2), 2.0 g of tris-hydroxymethylaminomethane was added and sonicated for 30 min;
- step 4) The product obtained in the step 4) is centrifugally filtered, washed with anhydrous ethanol for 3-5 times, and dried in an oven to obtain a blue precursor powder;
- step 6) The product obtained in the step 5) was calcined in a muffle furnace at 425 ° C for 3 h to obtain a V 2 O 5 hollow micron sphere which was three-dimensionally wound by nanowires.
- the constant current charge and discharge test is performed at a current density of 100 mA/g for the first time.
- the capacity was 144.1 mAh/g, 132.3 mAh/g after 50 cycles, and the capacity retention rate was 91.8%.
- step 4) The product obtained in the step 4) is centrifugally filtered, washed with anhydrous ethanol for 3-5 times, and dried in an oven to obtain a blue precursor powder;
- a method for preparing a V 2 O 5 hollow micron wire ball having a three-dimensional winding structure of nanowires comprising the following steps:
- step 2) In the solution obtained in step 2), 2.0 g of tris-hydroxymethylaminomethane was added and sonicated for 30 min;
- step 6) The product obtained in the step 5) was calcined at 400 ° C for 5 h in a muffle furnace to obtain a V 2 O 5 hollow micron ball which was three-dimensionally wound by nanowires.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
本发明涉及一种具有纳米线三维缠绕结构的V2O5空心微米线球及其制备方法,采用下述方法制得,包括有以下步骤:1)量取五氧化二钒溶胶并稀释于去离子水中得到溶液;2)在步骤1)所得溶液中,加入有机溶液作为溶剂;3)在步骤2)所得溶液中,加入三羟甲基氨基甲烷,超声0.5-2h;4)将步骤3)所得的反应物转入反应釜中水热反应,取出反应釜,自然冷却至室温;5)将步骤4)所得产物离心过滤,并用无水乙醇洗涤,在烘箱中烘干,即得到蓝色的前躯体粉末;6)将步骤5)所得产物置于马弗炉中锻烧,即得。本发明的有益效果是:表现出优异的循环稳定性与高倍率特性,是高倍率、长寿命锂离子电池的潜在应用材料。
Description
本发明属于纳米材料与电化学技术领域,具体涉及一种具有纳米线三维缠绕结构的V2O5空心微米线球及其制备方法,该材料可作为高倍率锂离子电池正极活性材料。
锂离子电池由于具有高的工作电压,高的能量密度以及长的使用寿命而在能源存储领域中的到了广泛的应用。但其在电气车辆等大规模能量存储中的应用依旧受其倍率性能和功率密度的限制。这些可以通过构筑具有特殊结构的电极材料来实现。在正极材料中,层状结构的V2O5由于可以可逆的脱嵌锂离子,且具有资源丰富,理论容量高的优点而得到了广泛的应用。但其依旧存在着两大问题,即由缓慢的动力学以及结构不稳定而导致的较差的倍率性能和循环稳定性问题。
近年来,许多研究表明构筑纳米材料如纳米线,纳米带等可以在纳米尺度上有效的减少锂离子的扩散距离,从高提高动力学改善材料的倍率性能。但这些纳米材料存在着振实密度低的缺点,且在循环过程中会发生团聚现象。而由一维纳米材料组装而成的结构如线团结构等由于既可以保留一维纳米材料的优良特性,也可以在三维尺度上提高振实密度从而改善体积能量密度而被广泛研究。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提出一种由纳米线三维缠绕而成的V2O5空心微米线球及其制备方法,其原料来源广,制备工艺简单,成本低,所得的由纳米线三维缠绕而成的V2O5空心微米线球具有优良电化学性能。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:具有纳米线三维缠绕结构的V2O5空心微米线球,其直径为4-10微米,由纳米线缠绕而成,并形成空心多孔结构,采用下述方法制得,包括有以下步骤:
1)量取五氧化二钒溶胶并稀释于去离子水中得到溶液;
2)在步骤1)所得溶液中,加入有机溶液作为溶剂;
3)在步骤2)所得溶液中,加入三羟甲基氨基甲烷,超声0.5-2h;
4)将步骤3)所得的反应物转入反应釜中水热反应,取出反应釜,自然冷却至室温;
5)将步骤4)所得产物离心过滤,并用无水乙醇洗涤,在烘箱中烘干,即得到蓝色的前躯体粉末;
6)将步骤5)所得产物置于马弗炉中锻烧,即得到具有纳米线三维缠绕结构的V2O5空心微米线球。
按上述方案,步骤1)所述的五氧化二钒的摩尔量为0.3-0.7mmol,稀释后所得钒溶胶的体积为6-14mL;步骤2)所述的有机溶剂体积为40-60mL;步骤3)所述的三羟甲基氨基甲烷的量为1.0-3.0g。
按上述方案,步骤2)所述的有机溶剂为异丙醇或正丙醇。
按上述方案,步骤4)中水热温度为180-220℃,时间为1-24h。
按上述方案,步骤6)所述的煅烧温度为350-600℃,时间为1-8h。
所述的具有纳米线三维缠绕结构的V2O5空心微米线球的制备方法,包括有以下步骤:
1)量取五氧化二钒溶胶并稀释于去离子水中得到溶液;
2)在步骤1)所得溶液中,加入有机溶液作为溶剂;
3)在步骤2)所得溶液中,加入三羟甲基氨基甲烷,超声0.5-2h;
4)将步骤3)所得的反应物转入反应釜中水热反应,取出反应釜,自然冷却至室温;
5)将步骤4)所得产物离心过滤,并用无水乙醇洗涤,在烘箱中烘干,即得到蓝色的前躯体粉末;
6)将步骤5)所得产物置于马弗炉中锻烧,即得到具有纳米线三维缠绕结构的V2O5空心微米线球。
所述的具有纳米线三维缠绕结构的V2O5空心微米线球作为锂离子电池正极活性材料的应用。
本发明在一维纳米线尺度上极大地缩短了锂离子扩散距离,并利用其空心多孔结构缓冲锂离子在脱嵌过程的体积变化而保证其结构稳定性,从而有效地提高材料的电化学性能。该材料作为锂电池正极活性材料时,在100mA/g高电流密度下恒流充放电测试结果表明,其首次放电比容量可达145.3mAh/g,50次循环后为137.2mAh/g,容量保持率为94.4%。在2000mA/g高电流密度下,经过活化后其容量可达到129.3mAh/g。该结果表明该由纳米线三维缠绕而成的V2O5空心微米线球具有优异的循环稳定性与高倍率特性,是高功率、长寿命锂电池的潜在应用材料。
此外,这种独特的一维纳米结构的组装方式极大地提高了纳米材料的振实密度,有效地提高了材料的结构稳定性,从而使得其倍率性能有了大幅度的提升。
本发明的有益效果是:通过溶剂热—退火热处理两步法获得了三维空心多孔的V2O5线
团。这种三维线团结构不仅保留了一维纳米材料的优良特性,同时也展现出显著提高的振实密度。当作为锂离子电池正极活性材料时,该V2O5线团表现出优异的循环稳定性与高倍率特性,是高倍率、长寿命锂离子电池的潜在应用材料。本发明反应条件温和,工艺简单,符合绿色化学的要求,对设备要求低,有利于市场化推广。
图1是本发明实施例1的具有纳米线三维缠绕结构的V2O5空心微米线球的XRD图;
图2是本发明实施例1的具有纳米线三维缠绕结构的V2O5空心微米线球的SEM图;
图3是本发明实施例1的具有纳米线三维缠绕结构的V2O5空心微米线球的TEM图;
图4是本发明实施例1的具有纳米线三维缠绕结构的V2O5空心微米线球的合成机理图;
图5是本发明实施例1的具有纳米线三维缠绕结构的V2O5空心微米线球的BET及孔径分布图;
图6是本发明实施例1的具有纳米线三维缠绕结构的V2O5空心微米线球在高电流密度(100mA g-1)下恒流充放电的循环图;
图7是本发明实施例1的具有纳米线三维缠绕结构的V2O5空心微米线球在高电流密度(2000mA g-1)下恒流充放电的循环图;
图8是本发明实施例1的具有纳米线三维缠绕结构的V2O5空心微米线球在低电流密度(100mA g-1)充电、不同电流密度下放电的倍率图。
为了更好地理解本发明,下面结合实施例进一步阐明本发明的内容,但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1:
具有纳米线三维缠绕结构的V2O5空心微米线球的制备方法,它包括如下步骤:
1)量取0.5mmol的V2O5溶胶并加入去离子水稀释至10mL;
2)在步骤1)所得溶液中,加入50mL异丙醇作为溶剂;
3)在步骤2)所得溶液中,加入2.0g三羟甲基氨基甲烷,超声30min;
4)将步骤3)所得的反应物转入反应釜中200℃水热反应2h,取出反应釜,自然冷却至室温;
5)将步骤4)所得产物离心过滤,并用无水乙醇洗涤3-5次,在烘箱中烘干,即得到蓝色的前躯体粉末;
6)将步骤5)所得产物置于马弗炉中400℃煅烧5h,即得到由纳米线三维缠绕而成的V2O5空心微米线球。
如图4所示,本发明的合成机理是:合成过程包括前期的溶剂热和后期的煅烧两个过程。在超声过程中由于电荷相互作用以及成核反应形成纳米线,由于表面能的降低,纳米线自组装形成线球结构,最后通过煅烧热处理得到由纳米线三维缠绕而成的V2O5空心微米线球。这种混合结构能够不仅能够保留纳米线的优良特性,有效的缩短锂离子的扩散距离,同时还能够利用其空心多孔结构有效缓冲电极材料充放电过程的膨胀收缩,并在三维结构上有效提高其振实密度,从而获得长寿命、高倍率的电化学性能。
以本实例产物由纳米线三维缠绕而成的V2O5空心微米线球为例,其结构由X射线衍射仪确定。如图1所示,X射线衍射图谱(XRD)表明,三维多孔结构钒氧化物为V2O5(JCPDS卡片号为01-089-0611),无其它杂相。如图2所示,场发射扫描电镜(FESEM)测试表明,该由纳米线三维缠绕而成的V2O5空心微米线球直径4-10微米,由一维纳米线缠绕而成。如图3所示,透射电镜(TEM)、高分辨透射电极(HRTEM)测试表明该纳米结构具有空心多孔结构。如图4所示,该由纳米线三维缠绕而成的V2O5空心微米线球的形成主要经历前期的纳米线形成以及后期由于表面能的降低的自组装以及后期煅烧热处理几个过程。如图5所示,由纳米线三维缠绕而成的V2O5空心微米线球的氮吸附脱附实验表明其比表面积达20.2m2/g。
本发明制备的由纳米线三维缠绕而成的V2O5空心微米线球作为锂离子电池正极活性材料,锂离子电池的制备方法其余步骤与通常的制备方法相同。正极片的制备方法如下,采用由纳米线三维缠绕而成的V2O5空心微米线球作为活性材料,乙炔黑作为导电剂,聚四氟乙烯作为粘结剂,活性材料、乙炔黑、聚四氟乙烯的质量比为60:30:10;将它们按比例充分混合后,加入少量异丙醇,研磨均匀,在对辊机上压约0.2mm厚的电极片;压好的正极片置于70℃的烘箱干燥24小时后备用。以1M的LiPF6溶解于乙烯碳酸酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)中作为电解液,锂片为负极,CR 2016型不锈钢为电池外壳组装成扣式锂离子电池。
以三维多孔V2O5为例,该材料作为锂电池正极活性材料时,如图6所示,在100mA/g电流密度下恒流充放电测试,其首次放电比容量可达145.3mAh/g,50次循环后为137.2mAh/g,容量保持率为94.4%。当电流密度增加至2000mA/g时,经过活化后其容量最高可达到129.3mAh/g,100次循环后容量依旧保持在112.2mAh/g(如图7所示)。在低电流密度(100mA g-1)充电、不同电流密度下放电的情况下,当放电电流高达9750mA/g时,其放电比容
量依旧高达94.8mAh/g(如图8所示),该结果表明由纳米线三维缠绕而成的V2O5空心微米线球具有优异的循环性能和倍率特性,是高功率、长寿命锂离子电池的潜在应用材料。
实施例2:
具有纳米线三维缠绕结构的V2O5空心微米线球的制备方法,它包括如下步骤:
1)量取0.3mmol的V2O5溶胶并加入去离子水稀释至10mL;
2)在步骤1)所得溶液中,加入50mL异丙醇作为溶剂;
3)在步骤2)所得溶液中,加入1.0g三羟甲基氨基甲烷,超声30min;
4)将步骤3)所得的反应物转入反应釜中200℃水热反应24h,取出反应釜,自然冷却至室温;
5)将步骤4)所得产物离心过滤,并用无水乙醇洗涤3-5次,在烘箱中烘干,即得到蓝色的前躯体粉末;
6)将步骤5)所得产物置于马弗炉中400℃煅烧5h,即得到由纳米线三维缠绕而成的V2O5空心微米线球。
以本实施例所得的由纳米线三维缠绕而成的V2O5空心微米线球为例,该材料作为锂电池正极活性材料时,在100mA/g电流密度下恒流充放电测试,其首次容量为142mAh/g,50次循环后为133.2mAh/g,容量保持率为93.8%。
实施例3:
具有纳米线三维缠绕结构的V2O5空心微米线球的制备方法,它包括如下步骤:
1)量取0.5mmol的V2O5溶胶并加入去离子水稀释至10mL;
2)在步骤1)所得溶液中,加入40mL异丙醇作为溶剂;
3)在步骤2)所得溶液中,加入2.0g三羟甲基氨基甲烷,超声30min;
4)将步骤3)所得的反应物转入反应釜中220℃水热反应1h,取出反应釜,自然冷却至室温;
5)将步骤4)所得产物离心过滤,并用无水乙醇洗涤3-5次,在烘箱中烘干,即得到蓝色的前躯体粉末;
6)将步骤5)所得产物置于马弗炉中425℃煅烧3h,即得到由纳米线三维缠绕而成的V2O5空心微米线球。
以本实施例所得的由纳米线三维缠绕而成的V2O5空心微米线球为例,该材料作为锂电池正极活性材料时,在100mA/g电流密度下恒流充放电测试,其首次容量为144.1mAh/g,50
次循环后为132.3mAh/g,容量保持率为91.8%。
实施例4:
具有纳米线三维缠绕结构的V2O5空心微米线球的制备方法,它包括如下步骤:
1)量取0.5mmol的V2O5溶胶并加入去离子水稀释至10mL;
2)在步骤1)所得溶液中,加入60mL异丙醇作为溶剂;
3)在步骤2)所得溶液中,加入3.0g三羟甲基氨基甲烷,超声30min;
4)将步骤3)所得的反应物转入反应釜中200℃水热反应6h,取出反应釜,自然冷却至室温;
5)将步骤4)所得产物离心过滤,并用无水乙醇洗涤3-5次,在烘箱中烘干,即得到蓝色的前躯体粉末;
6)将步骤5)所得产物置于马弗炉中400℃煅烧5h,即得到由纳米线三维缠绕而成的V2O5空心微米线球。
以本实施例所得的由纳米线三维缠绕而成的V2O5空心微米线球为例,该材料作为锂电池正极活性材料时,在100mA/g电流密度下恒流充放电测试,其首次容量为141.8mAh/g 50次循环后为133.2mAh/g,容量保持率为93.9%。
实施例5:
具有纳米线三维缠绕结构的V2O5空心微米线球的制备方法,它包括如下步骤:
1)量取0.7mmol的V2O5溶胶并加入去离子水稀释至10mL;
2)在步骤1)所得溶液中,加入50mL异丙醇作为溶剂;
3)在步骤2)所得溶液中,加入3.0g三羟甲基氨基甲烷,超声30min;
4)将步骤3)所得的反应物转入反应釜中200℃水热反应2h,取出反应釜,自然冷却至室温;
5)将步骤4)所得产物离心过滤,并用无水乙醇洗涤3-5次,在烘箱中烘干,即得到蓝色的前躯体粉末;
6)将步骤5)所得产物置于马弗炉中375℃煅烧7h,即得到由纳米线三维缠绕而成的V2O5空心微米线球。
以本实施例所得的由纳米线三维缠绕而成的V2O5空心微米线球为例,该材料作为锂电池正极活性材料时,在100mA/g电流密度下恒流充放电测试,其首次容量为139mAh/g 50次循环后为129.8mAh/g,容量保持率为93.4%。
实施例6:
具有纳米线三维缠绕结构的V2O5空心微米线球的制备方法,它包括如下步骤:
1)量取0.5mmol的V2O5溶胶并加入去离子水稀释至10mL;
2)在步骤1)所得溶液中,加入50mL异丙醇作为溶剂;
3)在步骤2)所得溶液中,加入2.0g三羟甲基氨基甲烷,超声30min;
4)将步骤3)所得的反应物转入反应釜中180℃水热反应24h,取出反应釜,自然冷却至室温;
5)将步骤4)所得产物离心过滤,并用无水乙醇洗涤3-5次,在烘箱中烘干,即得到蓝色的前躯体粉末;
6)将步骤5)所得产物置于马弗炉中425℃煅烧5h,即得到由纳米线三维缠绕而成的V2O5空心微米线球。
以本实施例所得的由纳米线三维缠绕而成的V2O5空心微米线球为例,该材料作为锂电池正极活性材料时,在100mA/g电流密度下恒流充放电测试,其首次容量为143.7mAh/g 50次循环后为133.2mAh/g,容量保持率为92.7%。
实施例7:
具有纳米线三维缠绕结构的V2O5空心微米线球的制备方法,它包括如下步骤:
1)量取0.5mmol的V2O5溶胶并加入去离子水稀释至10mL;
2)在步骤1)所得溶液中,加入50mL正丙醇作为溶剂;
3)在步骤2)所得溶液中,加入2.0g三羟甲基氨基甲烷,超声30min;
4)将步骤3)所得的反应物转入反应釜中200℃水热反应24h,取出反应釜,自然冷却至室温;
5)将步骤4)所得产物离心过滤,并用无水乙醇洗涤3-5次,在烘箱中烘干,即得到蓝色的前躯体粉末;
6)将步骤5)所得产物置于马弗炉中400℃煅烧5h,即得到由纳米线三维缠绕而成的V2O5空心微米线球。
以本实施例所得的由纳米线三维缠绕而成的V2O5空心微米线球为例,该材料作为锂电池正极活性材料时,在100mA/g电流密度下恒流充放电测试,其首次容量为144mAh/g 50次循环后为135.8mAh/g,容量保持率为94.3%。
Claims (11)
- 具有纳米线三维缠绕结构的V2O5空心微米线球,其直径为4-10微米,由纳米线缠绕而成,并形成空心多孔结构,采用下述方法制得,包括有以下步骤:1)量取五氧化二钒溶胶并稀释于去离子水中得到溶液;2)在步骤1)所得溶液中,加入有机溶液作为溶剂;3)在步骤2)所得溶液中,加入三羟甲基氨基甲烷,超声0.5-2h;4)将步骤3)所得的反应物转入反应釜中水热反应,取出反应釜,自然冷却至室温;5)将步骤4)所得产物离心过滤,并用无水乙醇洗涤,在烘箱中烘干,即得到蓝色的前躯体粉末;6)将步骤5)所得产物置于马弗炉中锻烧,即得到具有纳米线三维缠绕结构的V2O5空心微米线球。
- 根据权利要求1所述的具有纳米线三维缠绕结构的V2O5空心微米线球,其特征在于步骤1)所述的五氧化二钒的摩尔量为0.3-0.7mmol,稀释后所得钒溶胶的体积为6-14mL;步骤2)所述的有机溶剂体积为40-60mL;步骤3)所述的三羟甲基氨基甲烷的量为1.0-3.0g。
- 根据权利要求1所述的具有纳米线三维缠绕结构的V2O5空心微米线球,其特征在于步骤2)所述的有机溶剂为异丙醇或正丙醇。
- 根据权利要求1所述的具有纳米线三维缠绕结构的V2O5空心微米线球,其特征在于步骤4)中水热温度为180-220℃,时间为1-24h。
- 根据权利要求1所述的具有纳米线三维缠绕结构的V2O5空心微米线球,其特征在于步骤6)所述的煅烧温度为350-600℃,时间为1-8h。
- 权利要求1所述的具有纳米线三维缠绕结构的V2O5空心微米线球的制备方法,包括有以下步骤:1)量取五氧化二钒溶胶并稀释于去离子水中得到溶液;2)在步骤1)所得溶液中,加入有机溶液作为溶剂;3)在步骤2)所得溶液中,加入三羟甲基氨基甲烷,超声0.5-2h;4)将步骤3)所得的反应物转入反应釜中水热反应,取出反应釜,自然冷却至室温;5)将步骤4)所得产物离心过滤,并用无水乙醇洗涤,在烘箱中烘干,即得到蓝色的前躯体粉末;6)将步骤5)所得产物置于马弗炉中锻烧,即得到具有纳米线三维缠绕结构的V2O5空心微米线球。
- 根据权利要求6所述的具有纳米线三维缠绕结构的V2O5空心微米线球的制备方法,其特征在于步骤1)所述的五氧化二钒的摩尔量为0.3-0.7mmol,稀释后所得钒溶胶的体积为6-14mL;步骤2)所述的有机溶剂体积为40-60mL;步骤3)所述的三羟甲基氨基甲烷的量为1.0-3.0g。
- 根据权利要求6所述的具有纳米线三维缠绕结构的V2O5空心微米线球的制备方法,其特征在于步骤2)所述的有机溶剂为异丙醇或正丙醇。
- 根据权利要求6所述的具有纳米线三维缠绕结构的V2O5空心微米线球的制备方法,其特征在于步骤4)中水热温度为180-220℃,时间为1-24h。
- 根据权利要求6所述的具有纳米线三维缠绕结构的V2O5空心微米线球的制备方法,其特征在于步骤6)所述的煅烧温度为350-600℃,时间为1-8h。
- 权利要求1所述的具有纳米线三维缠绕结构的V2O5空心微米线球作为锂离子电池正极活性材料的应用。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510558250.1 | 2015-09-02 | ||
| CN201510558250.1A CN105118977B (zh) | 2015-09-02 | 2015-09-02 | 具有纳米线三维缠绕结构的v2o5空心微米线球及其制备方法和应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2017036069A1 true WO2017036069A1 (zh) | 2017-03-09 |
Family
ID=54666910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/CN2016/070896 Ceased WO2017036069A1 (zh) | 2015-09-02 | 2016-01-14 | 具有纳米线三维缠绕结构的v2o5空心微米线球及其制备方法和应用 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105118977B (zh) |
| WO (1) | WO2017036069A1 (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111883365A (zh) * | 2020-07-08 | 2020-11-03 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种多维组装复合薄膜电极及其制备方法和用途 |
| CN113371758A (zh) * | 2021-07-01 | 2021-09-10 | 陕西理工大学 | 一种短棒自组装成珊瑚状Cu11O2(VO4)6花球的制备方法 |
| CN113618272A (zh) * | 2021-09-23 | 2021-11-09 | 重庆大学 | 花状核壳结构复合含能材料及其制备方法 |
| CN113955802A (zh) * | 2021-09-22 | 2022-01-21 | 辽宁科技大学 | 三维多级结构锂离子电池v2o5@c正极材料的制备方法 |
| CN114039044A (zh) * | 2021-11-16 | 2022-02-11 | 安阳工学院 | 一种由碳包覆纳米片构成的三维电极材料及制备方法 |
| CN114853065A (zh) * | 2022-05-26 | 2022-08-05 | 三峡大学 | 一种w掺杂v2o5自组装纳米片球电极材料制备方法 |
| CN119612500A (zh) * | 2024-12-10 | 2025-03-14 | 烟台先进材料与绿色制造山东省实验室 | 一种用于低温锌离子电池的电极材料制备方法及其应用 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105118977B (zh) * | 2015-09-02 | 2017-08-25 | 武汉理工大学 | 具有纳米线三维缠绕结构的v2o5空心微米线球及其制备方法和应用 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012051619A2 (en) * | 2010-10-15 | 2012-04-19 | University Of Washington Through Its Center For Commercialization | V2o5 electrodes with high power and energy densities |
| CN103811741A (zh) * | 2014-02-26 | 2014-05-21 | 武汉理工大学 | 钒氧化物纳米线围绕而成的栗子花状中空微球及其制备方法和应用 |
| CN104600274A (zh) * | 2015-01-05 | 2015-05-06 | 武汉理工大学 | 一种混合多边形钒氧化物纳米卷及其制备方法和应用 |
| CN105118977A (zh) * | 2015-09-02 | 2015-12-02 | 武汉理工大学 | 具有纳米线三维缠绕结构的v2o5空心微米线球及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102765756B (zh) * | 2012-07-24 | 2014-04-09 | 武汉理工大学 | 一种放射状β-AgVO3纳米线簇及其制备方法 |
| CN103030137B (zh) * | 2013-01-21 | 2014-12-03 | 武汉理工大学 | 分级结构超长五氧化二钒纳米线线束及其制备方法 |
| CN103979608B (zh) * | 2014-05-22 | 2015-08-12 | 吉林大学 | 一种空心核壳五氧化二钒微球的制备方法 |
| CN104176778B (zh) * | 2014-08-11 | 2016-01-06 | 武汉理工大学 | 一种分级多孔钒氧化物微球及其制备方法和应用 |
| CN104485442B (zh) * | 2014-12-05 | 2017-01-11 | 陕西科技大学 | 一种自组装花球状锂离子电池正极材料v2o5的制备方法 |
-
2015
- 2015-09-02 CN CN201510558250.1A patent/CN105118977B/zh active Active
-
2016
- 2016-01-14 WO PCT/CN2016/070896 patent/WO2017036069A1/zh not_active Ceased
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012051619A2 (en) * | 2010-10-15 | 2012-04-19 | University Of Washington Through Its Center For Commercialization | V2o5 electrodes with high power and energy densities |
| CN103811741A (zh) * | 2014-02-26 | 2014-05-21 | 武汉理工大学 | 钒氧化物纳米线围绕而成的栗子花状中空微球及其制备方法和应用 |
| CN104600274A (zh) * | 2015-01-05 | 2015-05-06 | 武汉理工大学 | 一种混合多边形钒氧化物纳米卷及其制备方法和应用 |
| CN105118977A (zh) * | 2015-09-02 | 2015-12-02 | 武汉理工大学 | 具有纳米线三维缠绕结构的v2o5空心微米线球及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| A. DHAYAL RAJ ET AL.: "Compositional, microstructural, and vibrational characteristics of synthesized V205 microspheres with nanorod formation", JOURNAL OF PHYSICS AND CHEMISTRY OF SOLIDS, vol. 74, no. 7, 8 January 2013 (2013-01-08), pages 898, XP028583527, ISSN: 0022-3697 * |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111883365A (zh) * | 2020-07-08 | 2020-11-03 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种多维组装复合薄膜电极及其制备方法和用途 |
| CN113371758A (zh) * | 2021-07-01 | 2021-09-10 | 陕西理工大学 | 一种短棒自组装成珊瑚状Cu11O2(VO4)6花球的制备方法 |
| CN113371758B (zh) * | 2021-07-01 | 2023-02-17 | 陕西理工大学 | 一种短棒自组装成珊瑚状Cu11O2(VO4)6花球的制备方法 |
| CN113955802A (zh) * | 2021-09-22 | 2022-01-21 | 辽宁科技大学 | 三维多级结构锂离子电池v2o5@c正极材料的制备方法 |
| CN113618272A (zh) * | 2021-09-23 | 2021-11-09 | 重庆大学 | 花状核壳结构复合含能材料及其制备方法 |
| CN113618272B (zh) * | 2021-09-23 | 2024-04-30 | 重庆大学 | 花状核壳结构复合含能材料及其制备方法 |
| CN114039044A (zh) * | 2021-11-16 | 2022-02-11 | 安阳工学院 | 一种由碳包覆纳米片构成的三维电极材料及制备方法 |
| CN114039044B (zh) * | 2021-11-16 | 2023-11-17 | 安阳工学院 | 一种由碳包覆纳米片构成的三维电极材料的制备方法 |
| CN114853065A (zh) * | 2022-05-26 | 2022-08-05 | 三峡大学 | 一种w掺杂v2o5自组装纳米片球电极材料制备方法 |
| CN119612500A (zh) * | 2024-12-10 | 2025-03-14 | 烟台先进材料与绿色制造山东省实验室 | 一种用于低温锌离子电池的电极材料制备方法及其应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105118977A (zh) | 2015-12-02 |
| CN105118977B (zh) | 2017-08-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113258060B (zh) | 一种钠离子电池高镍层状氧化物材料及其制备方法和应用 | |
| CN105118977B (zh) | 具有纳米线三维缠绕结构的v2o5空心微米线球及其制备方法和应用 | |
| CN112018335B (zh) | 复合型锂离子电池正极材料及锂离子电池正极以及锂电池、电池模组、电池包和车 | |
| CN114790013A (zh) | 自补钠的钠离子电池正极活性材料及其制备方法和应用 | |
| CN112850690B (zh) | 石墨烯负载的双过渡金属硫化物复合材料的制备方法及储钠应用 | |
| CN104577094B (zh) | 一种锂离子电池正极材料及其制备方法 | |
| CN108767260A (zh) | 一种碳包覆FeP中空纳米电极材料及其制备方法和应用 | |
| CN103545518B (zh) | 磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料及其制备方法和应用 | |
| WO2015051627A1 (zh) | 棒状纳米氧化铁电极材料及其制备方法和应用 | |
| CN108963235A (zh) | 石墨烯增强碳包覆磷酸钛锰钠微米球电极材料及其制备方法和应用 | |
| CN105742598A (zh) | 石墨烯包覆的Fe2(MoO4)3纳米颗粒及其制备方法和应用 | |
| CN109980215A (zh) | 一种核壳结构富锂锰基正极材料及其制备方法 | |
| CN108892169A (zh) | 层状镁离子预嵌入的Mg0.3V2O5·1.1H2O纳米材料及其制备方法和应用 | |
| CN105514375B (zh) | 一种碳包覆Na0.55Mn2O4·1.5H2O纳米复合材料及其制备方法 | |
| CN108933237A (zh) | 一种锂离子电池正极材料的制备方法及应用 | |
| CN107311119B (zh) | 四硒化二钴镍中空纳米棱柱材料及其制备方法和应用 | |
| CN104617294A (zh) | 纳米片组装的Na3V2(PO4)3/C分级微米花电极材料及其制备方法和应用 | |
| CN103413918B (zh) | 一种锂离子电池用正极材料磷酸钴锂的合成方法 | |
| Yang et al. | Metal–organic framework derived Fe3O4/C/rGO composite as an anode material in lithium-ion batteries | |
| CN103811741B (zh) | 钒氧化物纳米线围绕而成的栗子花状中空微球及其制备方法和应用 | |
| CN107195956A (zh) | 导电基底负载双金属锗酸盐纳米片的储能材料制备方法 | |
| CN103693690B (zh) | 一种孔隙可控的三维多孔v2o5分级纳米盘及其制备方法和应用 | |
| CN104176779B (zh) | 具有三维联通纳米网络结构的五氧化二钒及其制备方法和应用 | |
| CN110649261B (zh) | 正极活性材料、正极极片及钠离子二次电池 | |
| CN103117379B (zh) | B相二氧化钒自缓冲混合纳米材料及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 16840509 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 16840509 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |