不同形貌Co(VO3)2‑Mn(VO3)2及其制备方法和应用与流程

文档序号:11926239阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种制备不同形貌Co(VO3)2-Mn(VO3)2的方法,其特征在于包括如下步骤:

(1)将NH4VO3加入70-90℃的去离子水中,持续搅拌5~10min,溶液变为浅黄绿色;

(2)向溶液中加入CO(NH2)2、NaOH、LiOH、KOH其中的一种,或者加入CO(NH2)2和NaOH、LiOH、KOH其中一种强碱的混合物,并持续搅拌,致其完全溶解,其中只加NaOH、LiOH、KOH其中一种强碱时强碱在溶液中的浓度为0.02~0.08molL-1;只加CO(NH2)2时CO(NH2)2在溶液中的浓度为0.03~0.06molL-1;加入CO(NH2)2和上述一种强碱的混合物时混合物在溶液中的浓度为0.05~0.08molL-1,其中CO(NH2)2和上述一种强碱摩尔数相同;

(3)将钴盐加入上述溶液,并持续搅拌至溶液变为透明的红褐色,其中Co:V摩尔比的范围是1:3~1:5;

(4)向上述溶液加入MnCl2·5H2O,持续搅拌至完全溶解,其中Mn与Co的摩尔比为1:1;

(5)将上述制得的溶液转入水热反应釜中,在160-220℃的温度下反应,时间范围为12h-24h;

(6)将上述制得的反应样品冷却到室温,用去离子水和无水乙醇洗涤若干次,在60-90℃的温度下干燥4-6h,再放入管式炉,煅烧至250-350℃,保持2h以上,最后得到不同形貌的Co(VO3)2-Mn(VO3)2材料。

2.根据权利要求1所述的制备不同形貌Co(VO3)2-Mn(VO3)2的方法,其特征在于:所述步骤(3)中,Co:V摩尔比是1:5。

3.根据权利要求1所述的制备不同形貌Co(VO3)2-Mn(VO3)2的方法,其特征在于:所述步骤(5)进一步为:将上述制得的溶液转入水热反应釜中,在180℃的温度下反应,时间为12h。

4.根据权利要求1所述的制备不同形貌Co(VO3)2-Mn(VO3)2的方法,其特征在于:所述步骤(6)进一步为:将上述制得的反应样品冷却到室温,用去离子水和无水乙醇洗涤若干次,在80℃的温度下干燥6h,再放入管式炉,煅烧至350℃,保持4h,最后得到不同形貌的Co(VO3)2-Mn(VO3)2材料。

5.根据权利要求1所述的制备不同形貌Co(VO3)2-Mn(VO3)2的方法,其特征在于:所述步骤(2)中向溶液添加CO(NH2)2和NaOH、LiOH、KOH其中一种强碱的混合物时,得到的Co(VO3)2-Mn(VO3)2材料为实心单向铅笔头结构;所述步骤(2)中向溶液中只加NaOH、LiOH、KOH其中一种强碱且加入的浓度为0.02-0.05molL-1时得到的Co(VO3)2-Mn(VO3)2材料为实心双向铅笔头结构;步骤(2)中向溶液中只加NaOH、LiOH、KOH其中一种强碱且加入的浓度为0.05-0.08molL-1时,得到的Co(VO3)2-Mn(VO3)2材料为空心双向铅笔头结构;所述步骤(2)中向溶液中只加CO(NH2)2且加入的CO(NH2)2浓度为0.03~0.06molL-1时,得到的Co(VO3)2-Mn(VO3)2样品为实心双向铅笔头结构;

所述实心单向铅笔头结构的主体部分为实心的六棱柱,顶端为一个实心的六棱锥,单向铅笔头结构粒径尺寸10~15μm;所述实心双向铅笔头结构的主体部分为实心的六棱柱,六棱柱的两端分别有一个实心的六棱锥;所述空心双向铅笔头结构的主体部分为实心的六棱柱,六棱柱的两端分别有一个六棱锥,其中一个六棱锥为实心,另一个六棱锥向内凹陷形成空洞;实心和空心的双向铅笔头结构的粒径尺寸为15~20μm。

6.一种实心单向铅笔头结构的Co(VO3)2-Mn(VO3)2,其特征在于通过下述制备方法得到:

(1)将NH4VO3加入70-90℃的去离子水中,持续搅拌5~10min,溶液变为浅黄绿色;

(2)向溶液中加入CO(NH2)2和NaOH、LiOH、KOH其中一种强碱的混合物,并持续搅拌,致其完全溶解,加入上述混合物时混合物在溶液中的浓度为0.05~0.08molL-1,其中CO(NH2)2和上述一种强碱摩尔数相同;

(3)将钴盐加入上述溶液,并持续搅拌至溶液变为透明的红褐色,其中Co:V摩尔比的范围是1:3~1:5;

(4)向上述溶液加入MnCl2·5H2O,持续搅拌至完全溶解,其中Mn与Co的摩尔比为1:1;

(5)将上述制得的溶液转入水热反应釜中,在160-220℃的温度下反应,时间范围为12h-24h;

(6)将上述制得的反应样品冷却到室温,用去离子水和无水乙醇洗涤若干次,在60-90℃的温度下干燥4-6h,再放入管式炉,煅烧至250-350℃,保持2h以上,最后得到实心单向铅笔头结构Co(VO3)2-Mn(VO3)2材料,所述实心单向铅笔头结构的主体部分为实心的六棱柱,顶端为一个实心的六棱锥,实心单向铅笔头结构粒径尺寸10~15μm。

7.一种实心双向铅笔头结构的Co(VO3)2-Mn(VO3)2,其特征在于通过下述制备方法得到:

(1)将NH4VO3加入70-90℃的去离子水中,持续搅拌5~10min,溶液变为浅黄绿色;

(2)向溶液中加入CO(NH2)2、NaOH、LiOH、KOH其中的一种,并持续搅拌,致其完全溶解,其中加入的NaOH、LiOH、KOH其中一种强碱在溶液中的浓度为0.02-0.05molL-1;加入的CO(NH2)2在溶液中的浓度为0.03~0.06molL-1

(3)将钴盐加入上述溶液,并持续搅拌至溶液变为透明的红褐色,其中Co:V摩尔比的范围是1:3~1:5;

(4)向上述溶液加入MnCl2·5H2O,持续搅拌至完全溶解,其中Mn与Co的摩尔比为1:1;

(5)将上述制得的溶液转入水热反应釜中,在160-220℃的温度下反应,时间范围为12h-24h;

(6)将上述制得的反应样品冷却到室温,用去离子水和无水乙醇洗涤若干次,在60-90℃的温度下干燥4-6h,再放入管式炉,煅烧至250-350℃,保持2h以上,最后得到实心双向铅笔头结构Co(VO3)2-Mn(VO3)2材料,所述实心双向铅笔头结构的主体部分为实心的六棱柱,六棱柱的两端分别有一个实心的六棱锥,实心双向铅笔头结构的粒径尺寸15~20μm。

8.一种空心双向铅笔头结构的Co(VO3)2-Mn(VO3)2,其特征在于通过下述制备方法得到:

(1)将NH4VO3加入70-90℃的去离子水中,持续搅拌5~10min,溶液变为浅黄绿色;

(2)向溶液中加入强碱NaOH、LiOH、KOH其中的一种,并持续搅拌,致其完全溶解,其中加入的NaOH、LiOH、KOH其中一种强碱在溶液中的浓度为0.05-0.08molL-1

(3)将钴盐加入上述溶液,并持续搅拌至溶液变为透明的红褐色,其中Co:V摩尔比的范围是1:3~1:5;

(4)向上述溶液加入MnCl2·5H2O,持续搅拌至完全溶解,其中Mn与Co的摩尔比为1:1;

(5)将上述制得的溶液转入水热反应釜中,在160-220℃的温度下反应,时间范围为12h-24h;

(6)将上述制得的反应样品冷却到室温,用去离子水和无水乙醇洗涤若干次,在60-90℃的温度下干燥4-6h,再放入管式炉,煅烧至250-350℃,保持2h以上,最后得到空心双向铅笔头结构Co(VO3)2-Mn(VO3)2材料,所述空心双向铅笔头结构的主体部分为实心的六棱柱,六棱柱的两端分别有一个六棱锥,其中一个六棱锥为实心,另一个六棱锥向内凹陷形成空洞;空心双向铅笔头结构的粒径尺寸为15~20μm。

9.根据权利要求6或7或8所述的Co(VO3)2-Mn(VO3)2作为锂离子电池负极材料的用途。

10.根据权利要求6或7或8所述的Co(VO3)2-Mn(VO3)2制作锂离子电池负极材料的方法,其特征在于包括如下步骤:

(1)称取上述Co(VO3)2-Mn(VO3)2材料、乙炔黑、CMC按照质量之比为8:1:1,放入研钵中,加入去离子水研磨1h以上;

(2)将磨好的样品涂敷在铜箔集流体上,质量面密度为1.5-2mg/cm2

(3)用直径16mm的冲片机冲片,再放入真空烘箱干燥10h以上;

(4)在手套箱内组装电池,电池壳采用2032的尺寸,电解液为1M的LiPF6,溶剂为EC与DMC的混合液,体积比为1:1;静置24h以上,然后采用蓝电电池测试系统CT2001A进行电池性能测试。

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