一种铝二次电池钒氧化物正极材料及其制备方法_3

文档序号:9549767阅读:来源:国知局
0. 5h,得到浓度为0.llmol/L的透明的橙红色 过钒酸溶液(浓度以钒计)。然后将得到的过钒酸溶液全部(36.lg)转移到50ml聚四氟乙 烯内衬的不锈钢反应釜中,加入四片3X4cm2泡沫镍(孔径110PPI,厚度1mm,每片的质量 为0. 4g),在190°C下加热反应3天,反应完毕后冷却至25°C,取出反应产物先用无水乙醇洗 涤2次,再用去离子水洗涤2次,然后在真空干燥箱中70°C下干燥20小时,最后在空气中在 500°C下煅烧4h,裁剪成直径为lcm的圆片后得到以泡沫镍为基体的钒氧化物正极材料。 [0051] 经测定,钒氧化物在泡沫镍上的沉积量为2mg/cm2。
[0052]实施例1制备的钒氧化物正极材料的XRD图谱如图1所示。经电感耦合等离子体 发射光谱仪(ICP)测试,并结合图1可知,得到的钒氧化物正极材料在热处理前为无定型结 构的钒氧化物(ν〇χ,X为2. 48),可能是五氧化二钒、二氧化钒、三氧化二钒和氧化钒中的一 种或多种的混合物;在空气中热处理后,得到了结晶度良好的V205颗粒。
[0053] 将实施例1热处理前制备得到的钒氧化物正极材料在扫描电镜下进行观察,扫描 电镜图(SEM图)见图2。从图2中可以看出,实施例1热处理前制备得到的钒氧化物正极 材料呈纳米颗粒状形貌生长在泡沫镍基体表面,粒径约400nm。图3是实施例1热处理后制 备得到的钒氧化物正极材料的SEM图,从图3中可以看出,热处理后的钒氧化物正极材料的 形貌与热处理前基本一致。
[0054] 实施例2
[0055] 本实施例用于说明本发明的铝二次电池钒氧化物正极材料及其制备方法。
[0056] 25°C下,按照摩尔比为1:10的比例称取0. 364g五氧化二钒粉末和1. 8g草酸直接 加入到72ml去离子水中,通过磁力搅拌(200rpm)持续搅拌3h至形成透明的深蓝色溶液, 得到浓度为〇. 〇56mol/L的草酸氧钒溶液(浓度以钒计)。然后将得到的溶液全部(74.lg) 转移到50ml聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中,加入两片3X4cm2泡沫铁镍(孔径110PPI, 厚度1mm,每片的质量为0.4g),在180°C加热反应4天。反应完毕后冷却至25°C,取出反应 产物先用无水乙醇洗涤2次,再用去离子水洗涤2次,然后在真空干燥箱中60°C下干燥24 小时,最后在氩气中在300°C下煅烧6h,裁剪成直径为lcm的圆片后得到以泡沫铁镍为基体 的钒氧化物正极材料。
[0057] 经测定,钒氧化物在泡沫铁镍上的沉积量为6mg/cm2。
[0058] 实施例2制备得到的钒氧化物正极材料经X射线衍射和电感耦合等离子体发射 光谱仪(ICP)测试,得知,得到的钒氧化物正极材料在热处理前为无定型结构的钒氧化物 (V0X,X为1. 9),可能是五氧化二钒、二氧化钒、三氧化二钒和氧化钒中的一种或多种的混合 物;在氩气中热处理后,得到了结晶性良好的钒氧化物颗粒(V0X,X为1. 9)。
[0059] 将实施例2制备得到的钒氧化物正极材料在扫描电镜下进行观察,其中,热处理 后制备得到的钒氧化物正极材料的SEM图见图4,从图4可以看出,实施例2热处理后制备 得到的钒氧化物颗粒呈花状生长在泡沫铁镍基体表面,粒径约3um。同时需要说明的是,实 施例2热处理前的钒氧化物正极材料的形貌与热处理后基本一致,在此不再赘述。
[0060] 实施例3
[0061] 本实施例用于说明本发明的铝二次电池钒氧化物正极材料及其制备方法。
[0062] 25°C下,按照摩尔比为1:5的比例称取0. 702g偏钒酸铵和2. 7g草酸直接加入到 40ml去离子水中。通过磁力搅拌(150rpm)持续搅拌lh直到形成透明溶液,得到浓度为 0· 15mol/L的(NH4)2[(V0)2(C204)3]溶液(浓度以钒计)。然后将得到的溶液全部(43.4g) 转移到50ml聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中,加入四片3X4cm2泡沫铜(孔径110PPI, 厚度1mm,每片的质量为0. 4g),205°C下加热反应1天,反应完毕后冷却至25°C,取出反应产 物先用去离子水洗涤2次,再用无水乙醇洗涤2次,然后在真空干燥箱中80°C下干燥12小 时,最后在氮气中在600°C下煅烧lh,裁剪成直径为lcm的圆片后得到以泡沫铜为基体的钒 氧化物正极材料。
[0063] 经测定,钒氧化物在泡沫铜上的沉积量为10mg/cm2。
[0064] 实施例3制备得到的钒氧化物正极材料经X射线衍射和电感耦合等离子体发射 光谱仪(ICP)测试,得知,得到的钒氧化物正极材料在热处理前为无定型结构的钒氧化物 (V0X,X为2. 17),可能是五氧化二钒、二氧化钒、三氧化二钒和氧化钒中的一种或多种的混 合物;在氮气中热处理后,得到了结晶性良好的钒氧化物颗粒(V0X,X为2. 17)。
[0065] 将实施例3制备得到的钒氧化物正极材料在扫描电镜下进行观察,其中,热处理 后制备得到的钒氧化物正极材料的SEM图见图5,从图5可以看出,实施例3热处理后制备 得到的钒氧化物颗粒呈须状生长在泡沫铜基体表面。同时需要说明的是,实施例3热处理 前的钒氧化物正极材料的形貌与热处理后基本一致,在此不再赘述。
[0066]实施例4
[0067] 本实施例用于说明本发明的铝二次电池钒氧化物正极材料及其制备方法。
[0068] 25°C下,在0. 49g草酸氧钒粉末中加入40ml去离子水并通过磁力搅拌(150rpm) 持续搅拌2h,得到浓度为0. 05mol/L的蓝色钒离子溶液(浓度以钒计)。然后将溶液全 部(40. 49g)转移到50ml聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中,加入四片3X4cm2不锈钢网 (1000目,每片的质量为0. 5g),在180°C加热反应1天,反应完毕后冷却至25°C,取出反应 产物先用无水乙醇洗涤2次,再用去离子水洗涤2次,然后在真空干燥箱中80°C下干燥12 小时,最后在空气中在300°C下煅烧6h,裁剪成直径为lcm的圆片后得到以不锈钢网为基体 的钒氧化物正极材料。
[0069] 经测定,钒氧化物在不锈钢网上的沉积量为0. 5mg/cm2。
[0070] 实施例4制备得到的钒氧化物正极材料经X射线衍射和电感耦合等离子体发射 光谱仪(ICP)测试,得知,得到的钒氧化物正极材料在热处理前为无定型结构的钒氧化物 (V0X,X为1. 95),可能是五氧化二钒、二氧化钒、三氧化二钒和氧化钒中的一种或多种的混 合物;在空气中热处理后,钒氧化物经氧化得到了结晶性良好的V205颗粒。
[0071] 将实施例4制备得到的钒氧化物正极材料在扫描电镜下进行观察,其中,热处理 后制备得到的钒氧化物正极材料的SEM图见图6,从图6可以看出,实施例4热处理后制备 得到的钒氧化物颗粒呈片状生长在不锈钢网基体表面。同时需要说明的是,实施例4热处 理前的钒氧化物正极材料的形貌与热处理后基本一致,在此不再赘述。
[0072] 实施例5
[0073] 按照实施例1的方法,不同的是,加入lml30重量%过氧化氢水溶液(五氧化二钒 与过氧化氢的摩尔比为1:4. 4)。
[0074] 经测定,钒氧化物在泡沫镍上的沉积量为lmg/cm2。
[0075] 实施例6
[0076]按照实施例1的方法,不同的是,在五氧化二钒粉末中加入100ml去离子水,得到 浓度为〇. 〇38mol/L的透明的橙红色过钒酸溶液(浓度以钒计)。
[0077] 经测定,钒氧化物在泡沫镍上的沉积量为lmg/cm2。
[0078] 实施例7
[0079]按照实施例1的方法,不同的是,加入过氧化氢水溶液后,继续搅拌4h。
[0080] 经测定,钒氧化物在泡沫镍上的沉积量为lmg/cm2。
[0081] 实施例8
[0082] 按照实施例1的方法,不同的是,加入4片面积为1cm2泡沫镍圆片(孔径110PPI, 厚度1mm,每片的质量为0· 03g)。
[0083] 经测定,钒氧化物在泡沫
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