以蒸发结晶法制备铜钒氧纳米结构材料的方法
【专利摘要】本发明公开了以蒸发结晶法制备铜钒氧纳米结构材料的方法，首先以蒸发结晶法制备铜钒氧纳米结构材料的前驱体，然后将其在空气氛围中煅烧制备了颗粒均匀、微结构可控的铜钒氧纳米结构材料。本发明方法简单、条件温和，所制备的铜钒氧纳米结构材料形貌均匀、结构稳定和导电性好，是一种很有希望的正极材料。
【专利说明】以蒸发结晶法制备铜钒氧纳米结构材料的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及锂离子电池正极材料的制备方法，尤其涉及一种以蒸发结晶法制备铜钒氧(CVO)纳米结构材料的方法。
【背景技术】
[0002]铜钒氧(CVO)作为ー种有潜力的锂离子电池材料，由于其优异的电子电导率和Cu的高氧化态，它可以提供比Ag2V4011更高的放电比容量和能量密度。同时，相对于银钒氧(SVO)，铜钒氧(CVO)的原料成本更低。近年来，铜钒氧(CVO)作为锂离子电池正极材料引起了关注。
[0003]常见的制备铜钒氧纳米结构材料(CVO)的方法有水热法、固相法和溶胶凝胶法。Yu等人报道了以V205、H202、尿素和Cu(N03)2 ? 3H20为原料，在200°C水热反应24h，制备了由纳米片组装的具有多级结构的Cu4V2.1509.38，结果显示这种材料在5mA g-1的电流密度下，其放电比容量可达471mAh g-1 (Hierarchical Cu4V2.1509.38micro /nanostructures:a lithium intercalating electrode material[J].Nanoscale,2011,3,999-1003.)。Chen等人报道了以CuCl2 ? 2H20和NH4V03为原料，在210 °C水热反应12h，制备了直径约为lOOnm、长为十几微米的a-CuV206纳米线，结果显示在20mAg_l的电流密度下，所制备的a-CuV206纳米线的首次放电比容量达到了 514mAh g_l，比其它三种形貌的a-CuV206都高，这表明a-CuV206纳米线是ー种有希望应用于可植入心脏起搏器(ICD)的电极材料。(a-CuV206nanowires:hydrothermal synthesis and primarylithium battery application[J].Journal of the American Chemical Society,2008,130,5361-5367.)·[0004]本发明是在低成本、条件温和、高效率的前提下，采用蒸发结晶法制备铜钒氧纳米结构材料。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种以蒸发结晶法制备铜钒氧(CVO)纳米结构材料的方法。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:以蒸发结晶法制备铜钒氧(CVO)纳米结构材料的方法，包括如下步骤:
[0007](I)铜钒氧纳米结构材料的前驱体制备:分别配制0.1~2mol / L的可溶性偏钒酸盐水溶液，和0.05~2mol / L的可溶性的二价Cu盐水溶液，按摩尔比V =Cu=I~10:1把可溶性偏钒酸盐水溶液逐滴加入可溶性的二价Cu盐水溶液中，或将可溶性的二价Cu盐水溶液逐滴加入可溶性偏钒酸盐水溶液中，搅拌均匀后，将其置于50~160°C的鼓风干燥箱内，水分蒸发完后将烧其取出，用水和酒精离心洗涤产物并干燥，得到前驱体；
[0008](2)铜钒氧纳米结构材料的制备:将步骤(1)制备出的前驱体在空气中煅烧，于350~650°C焙烧2~15小时，得到铜钒氧纳米结构材料。[0009]作为优选，可溶性偏钒酸盐为偏钒酸铵、偏钒酸钠、偏钒酸钾的一种或两种及以上混合物。
[0010]作为优选，可溶性的二价Cu盐选自CuC12.2H20、硝酸铜、硫酸铜的一种或两种及以上混合物。
[0011]本发明的有益效果是:
[0012]I)合成方法简单、形貌可控。
[0013]2)采用蒸发结晶法制备了锂离子电池正极材料铜钒氧纳米结构材料，与固相合成的铜钒氧(CVO)粉体相比，具有更好的结构稳定性与导电性，可明显提高材料的放电容量、减小不可逆容量损失、提高循环性能与倍率性能。
[0014]3)铜钒氧纳米结构材料相比于铜钒氧(CVO)块体材料，比表面积相对较大，若将其应用于锂离子电池中，可增加了材料与电解液之间的接触面积，从而提高该材料的放电
比容量。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0016]图1为本发明以蒸发结晶法制备的铜钒氧纳米结构材料的方法实施例1前驱体的FESEM照片。
[0017]图2为本发明以蒸发结晶法制备的铜钒氧纳米结构材料的方法实施例1前驱体经煅烧后所得样品的X射线衍射(XRD)图。
[0018]图3为本发明以蒸发结晶`法制备的铜钒氧纳米结构材料的方法实施例1前驱体经煅烧后所得样品的FESEM照片。
【具体实施方式】
[0019]实施例1:
[0020](I)铜钒氧纳米结构材料的前驱体制备
[0021 ] 在2个120mL的烧杯中，分别配制0.1mol / L的偏钒酸铵水溶液40mL，和0.1mol / L的硝酸铜水溶液40mL，按摩尔比(V =Cu=I:1)把偏钒酸铵水溶液逐滴加入硝酸铜水溶液中，搅拌均匀后，将烧杯置于120°C的鼓风干燥箱内，水分蒸发完后将烧杯取出，用水和酒精离心洗涤产物并干燥。
[0022]蒸发结晶反应所制备的铜钒氧纳米结构材料的前驱体，经过FESEM照片(图1)分析表明，所得前驱体的形貌为纳米棒组装而成的团簇。
[0023](2)铜钒氧纳米结构材料的制备
[0024]将步骤(1)制备出的前驱体在空气中煅烧，于550°C焙烧5小时，得到铜钒氧纳米结构材料。
[0025]蒸发结晶反应所制备的前驱体经过煅烧后得到的样品，经X射线衍射(XRD(图2)和FESEM照片(图3)分析表明该样品是Cu2V2O7纳米棒，该纳米棒是团簇前驱体在煅烧下裂解而成的。
[0026]实施例2:
[0027](I)铜钒氧纳米结构材料的前驱体制备[0028]在2个120mL的烧杯中，分别配制0.1mol / L的偏钒酸铵水溶液50mL，和
0.05mol / L的CuCl2水溶液20mL，按摩尔比(V:Cu=5:1)把偏钒酸铵水溶液逐滴加入CuCl2水溶液中，搅拌均匀后，将烧杯置于100°c的鼓风干燥箱内，水分蒸发完后将烧杯取出，用水和酒精离心洗涤产物并干燥。
[0029](2)铜钒氧纳米结构材料的制备
[0030]将步骤(1)制备出的前驱体在空气中煅烧，于450°C焙烧8小时，得到铜钒氧纳米结构材料。
[0031]以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内 。
【权利要求】
1.以蒸发结晶法制备铜钒氧纳米结构材料的方法，其特征是包括如下步骤: (1)铜钒氧纳米结构材料的前驱体制备:分别配制0.1~2mol / L的可溶性偏钒酸盐水溶液，和0.05~2mol / L的可溶性的二价Cu盐水溶液，按摩尔比V =Cu=I~10:1把可溶性偏钒酸盐水溶液逐滴加入可溶性的二价Cu盐水溶液中，或将可溶性的二价Cu盐水溶液逐滴加入可溶性偏钒酸盐水溶液中，搅拌均匀后，将其置于50~160°C的鼓风干燥箱内，水分蒸发完后将烧其取出，用水和酒精离心洗涤产物并干燥，得到前驱体； (2)铜钒氧纳米结构材料的制备:将步骤(1)制备出的前驱体在空气中煅烧，于350~650°C焙烧2~15小时，得到铜钒氧纳米结构材料。
2.根据权利要求1所述以蒸发结晶法制备铜钒氧纳米结构材料的方法，其特征在于:所述可溶性偏钒酸盐为偏钒酸铵、偏钒酸钠、偏钒酸钾的一种或两种及以上混合物。
3.根据权利要求1所述以蒸发结晶法制备铜钒氧纳米结构材料的方法，其特征在于:所述可溶性的二价Cu盐选自CuC12.2H20、硝酸铜·、硫酸铜的一种或两种及以上混合物。
【文档编号】B82Y40/00GK103570067SQ201310586410
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2013年11月15日
【发明者】曾晖, 王康平 申请人:合肥国轩高科动力能源股份公司