一种珊瑚状α-Cu2V2O7粉体的制备方法与流程

本发明属于电池的电极材料技术领域，具体涉及一种用于锂离子电池正极的珊瑚状α-Cu₂V₂O₇粉体的制备方法。

背景技术：

钒酸铜(Cu_xV_yO_z)是一种具有层状结构，在嵌入/脱嵌锂离子过程中可以进行多步还原(Cu²⁺/Cu⁺及Cu⁺/Cu⁰)特性，被认为是具有潜在应用价值的锂离子电池电极材料。由于过渡金属价态较多，钒酸铜材料存在多种不同物相。其中α-Cu₂V₂O₇理论上可嵌入的锂离子量最高，实际放电比容量高达400mAh/g，远高于目前商业上使用的磷酸铁锂、钴酸锂等正极材料。具有广阔的应用前景。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够调控粉体的形貌，提升其电化学性能，且操作简便，无需专业设备、安全性好的珊瑚状α-Cu₂V₂O₇粉体的制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

1)将分析纯的V₂O₅溶于过氧化氢溶液中得到V₂O₅的浓度为0.03mol/L红色透明溶液A；

2)磁力搅拌下，向溶液A加入分析纯的水合氯化铜和环糊精，其中铜钒物质的量之比为(0.75～1.25)：1，环糊精的加入量为V₂O₅和水合氯化铜总质量的1.5％～5％，继续搅拌后旋转蒸干，得到反应前驱体；

3)将反应前驱体研磨后，置于坩埚中，自室温以(5～15)℃/min的升温速率加热到550～630℃保温反应，反应完成后随炉冷却，得到用于锂离子电池正极的珊瑚状α-Cu₂V₂O₇粉体。

所述的过氧化氢溶液的质量分数为30％。

所述步骤3)保温反应时间为(1-10)h。

本发明具有的有益效果：

首先本发明以固相法，在较短的时间内制备出珊瑚状的α-Cu₂V₂O₇粉体，制备方法简单，产物纯度高，结晶性好；其次以环糊精为形貌控制剂，利用其外缘亲水而内腔疏水的特点，来控制产物的形貌的过程，制备出有珊瑚状形貌的α-Cu₂V₂O₇粉体材料，将该粉体材料制成锂离子电池正极。首次放电比容量为371.8mAh/g，经10次循环后，可逆比容量为300mAh/g。综上，本发明具有制备周期短，工艺简单，重复性高，可行性强，经济实用，适合大规模生产制备的特点。

附图说明

图1为本发明实施例2制备的珊瑚状α-Cu₂V₂O₇粉体的XRD图；

图2为本发明实施例2制备的珊瑚状α-Cu₂V₂O₇粉体的SEM图；

图3为本发明实施例2制备的珊瑚状α-Cu₂V₂O₇粉体制成锂离子电池正极的循环性能图。

具体实施方式

实施例1：

1)将1mmol的V₂O₅溶于30ml质量分数为30％的过氧化氢溶液中得到红色透明溶液A；

2)磁力搅拌下，向溶液A加入分析纯的水合氯化铜和环糊精，其中铜钒物质的量之比为0.75：1，环糊精的加入量为V₂O₅和水合氯化铜总质量的1.5％，继续搅拌2h后，在40℃下旋转蒸干，得到反应前驱体；

3)将反应前驱体研磨后，置于坩埚中，自室温以5℃/min的升温速率加热到550℃保温反应1h后随炉冷却，得到用于锂离子电池正极的珊瑚状α-Cu₂V₂O₇粉体。

实施例2:

1)将1mmol的V₂O₅溶于30ml质量分数为30％的过氧化氢溶液中得到红色透明溶液A；

2)磁力搅拌下，向溶液A加入分析纯的水合氯化铜和环糊精，其中铜钒物质的量之比为1：1，环糊精的加入量为V₂O₅和水合氯化铜总质量的3％，继续搅拌2h后，在40℃下旋转蒸干，得到反应前驱体；

3)将反应前驱体研磨后，置于坩埚中，自室温以10℃/min的升温速率加热到600℃保温反应5h后随炉冷却，得到用于锂离子电池正极的珊瑚状α-Cu₂V₂O₇粉体。

由图1可以看出，本实施例所制备的钒酸铜为α-Cu₂V₂O₇，其衍射峰与Cu₂V₂O₇(JCPDS No.70-0831)的标准峰相吻合，峰形尖锐，结晶性好，纯度高。

由图2可以看出，本实施例所制备的钒酸铜为珊瑚状，表面光滑，直径约2um。

由图3为本实施例制备的材料在0.5A/g电流密度下的循测试图，其首次放电容量分别为371mAh/g。循环10次后容量保持在300mAh/g，容量保持率为80.9％。

实施例3：

1)将1mmol的V₂O₅溶于30ml质量分数为30％的过氧化氢溶液中得到红色透明溶液A；

2)磁力搅拌下，向溶液A加入分析纯的水合氯化铜和环糊精，其中铜钒物质的量之比为1.25：1，环糊精的加入量为V₂O₅和水合氯化铜总质量的5％，继续搅拌2h后，在40℃下旋转蒸干，得到反应前驱体；

3)将反应前驱体研磨后，置于坩埚中，自室温以15℃/min的升温速率加热到630℃保温反应10h后随炉冷却，得到用于锂离子电池正极的珊瑚状α-Cu₂V₂O₇粉体。

实施例4：

1)将1mmol的V₂O₅溶于30ml质量分数为30％的过氧化氢溶液中得到红色透明溶液A；

2)磁力搅拌下，向溶液A加入分析纯的水合氯化铜和环糊精，其中铜钒物质的量之比为1：1，环糊精的加入量为V₂O₅和水合氯化铜总质量的4.5％，继续搅拌2h后，在40℃下旋转蒸干，得到反应前驱体；

3)将反应前驱体研磨后，置于坩埚中，自室温以10℃/min的升温速率加热到600℃保温反应5h后随炉冷却，得到用于锂离子电池正极的珊瑚状α-Cu₂V₂O₇粉体。