一种钒氧化物电极放电容量活化的方法

本发明属于金属离子电池的，具体涉及一种钒氧化物电极放电容量活化的方法。

背景技术：

1、自从锂离子电池商业化以来，其对人类社会发展产生了深远的影响。智能手机、笔记本电脑以及目前我国大力发展的新能源汽车，其动力来源都是锂离子电池。高能量密度的锂离子电池是研究人员一直追求的目标，在锂离子电池产品组成成分中，正极材料占据着最重要的地位(通常正负极材料的质量比为3:1-4:1)，所以正极材料的好坏直接决定了最终锂离子电池产品的性能指标。

2、目前商业化的锂离子电池正极材料有钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等正极材料，放电比容量范围在140mah g-1-220mah g-1，并且接近理论比容量。所以想更进一步提升锂离子电池的能量密度，寻找其他具有更高放电比容量的正极材料是一种直接有效的解决方法。钒氧化物电极由于钒元素具有多种价态(从v5+到v2+)因此具有高的理论比容量，如最常见的单层v2o5电极，放电时钒元素从v5+还原为v3+,其具有589mah g-1的理论比容量，且钒氧化物具有高的储锂电位(3.5v vs.li+/li)。因此钒氧化物电极被认为是能提高锂离子电池能量密度的正极材料之一。

3、随着插层化学被发明以来，v2o5的储锂行为一直被研究，至今已大约40年。其无法商业化的主要问题是电极的循环稳定性差。其原因是在充放电的过程中，电极受到嵌入离子的影响，会存在相转变、离子互占位等行为，因此导致电极结构的不稳定，从而使钒氧化物为正极的电池放电容量衰退严重。研究人员通过提高放电截止电压来解决v2o5结构稳定的问题，但却是以减少放电比容量为代价，因此无法满足高能量密度的要求。研究人员还通过形貌的调控、表面包覆、核壳结构设计等一系列措施去提升材料的循环稳定性，但是结果仍然不尽如人意。

4、近年来，随着非锂离子电池的兴起，钒氧化物因其具有高能量密度的潜力在非锂离子电池(钠离子电池、钾离子电池、质子电池、镁离子电池、锌离子电池、钙离子电池、铝离子电池、锰离子电池、阴离子电池)中被广泛研究。研究发现其虽具有高放电电压，高放电比容量，但是稳定性问题一直无法被解决。因此如何解决钒氧化物电极放电容量衰退的问题是实现钒氧化物电极商业化的关键。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的不足，提供一种钒氧化物电极放电容量活化的方法。

2、为了实现以上目的，本发明的技术方案为：

3、一种钒氧化物电极放电容量活化的方法，包括：

4、步骤1)以钒氧化物电极作为正极，采用无水有机系电解液组装第一金属离子电池，进行充放电循环后，将衰退后的钒氧化物电极取出；

5、步骤2)以衰退后的钒氧化物电极作为正极，采用含水溶剂的电解液组装第二金属离子电池，进行充放电。

6、可选的，所述钒氧化物选自v2o5、vo2、h2v3o8、v6o13、v2o3、v3o7、v10o24中的至少一种。

7、可选的，所述第二金属离子电池在充电条件下使所述钒氧化物转变成水合层状钒氧化物而恢复放电容量。

8、可选的，所述含水溶剂的电解液，溶剂中水的含量为1％～100％。

9、可选的，所述含水溶剂的电解液，溶剂中水的含量为10％～50％。

10、可选的，所述第一金属离子电池的电解液为锂离子电解液、钠离子电解液、钾离子电解液、镁离子电解液、锌离子电解液、钙离子电解液、铝离子电解液中的至少一种。

11、可选的，所述第二金属离子电池为锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池、镁离子电池、锌离子电池、钙离子电池或铝离子电池。

12、可选的，所述第二金属离子电池中的负极材料为锂片、钠片、钾片、锌片、镁片、钙粉、铝箔、活性炭或石墨。

13、可选的，所述钒氧化物电极，是将钒氧化物、粘结剂、导电剂和极性溶剂混合得到浆料，将浆料涂覆于基底上，干燥后形成。

14、上述的钒氧化物电极放电容量活化的方法应用于衰退钒氧化物电极的再利用。

15、本发明的有益效果为：

16、(1)使放电容量衰退后的钒氧化物电极，重新恢复容量进行再使用，且成本低廉，方法简单；

17、(2)使钒氧化物电极具有更长的寿命和更广的用途；

18、(3)恢复放电容量的电极能适用于不同离子电池。

技术特征：

1.一种钒氧化物电极放电容量活化的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的钒氧化物电极放电容量活化的方法，其特征在于：所述钒氧化物选自v2o5、vo2、h2v3o8、v6o13、v2o3、v3o7、v10o24中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的钒氧化物电极放电容量活化的方法，其特征在于：所述第二金属离子电池在充电条件下使所述钒氧化物转变成水合层状钒氧化物而恢复放电容量。

4.根据权利要求1所述的钒氧化物电极放电容量活化的方法，其特征在于：所述含水溶剂的电解液，溶剂中水的含量为1％～100％。

5.根据权利要求4所述的钒氧化物电极放电容量活化的方法，其特征在于：所述含水溶剂的电解液，溶剂中水的含量为10％～50％。

6.根据权利要求1所述的钒氧化物电极放电容量活化的方法，其特征在于：所述第一金属离子电池的电解液为锂离子电解液、钠离子电解液、钾离子电解液、镁离子电解液、锌离子电解液、钙离子电解液、铝离子电解液中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的钒氧化物电极放电容量活化的方法，其特征在于：所述第二金属离子电池为锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池、镁离子电池、锌离子电池、钙离子电池或铝离子电池。

8.根据权利要求1所述的钒氧化物电极放电容量活化的方法，其特征在于：所述第二金属离子电池中的负极材料为锂片、钠片、钾片、锌片、镁片、钙粉、铝箔、活性炭或石墨。

9.根据权利要求1所述的钒氧化物电极放电容量活化的方法，其特征在于：所述钒氧化物电极，是将钒氧化物、粘结剂、导电剂和极性溶剂混合得到浆料，将浆料涂覆于基底上，干燥后形成。

10.权利要求1～9任一项所述的钒氧化物电极放电容量活化的方法应用于衰退钒氧化物电极的再利用。

技术总结
本发明公开了一种钒氧化物电极放电容量活化的方法，包括如下步骤：1)以钒氧化物电极作为正极，采用无水有机系电解液组装第一金属离子电池，进行充放电循环后，将衰退后的钒氧化物电极取出；2)以衰退后的钒氧化物电极作为正极，采用含水溶剂的电解液组装第二金属离子电池，进行充放电。本发明提供的方法能使钒氧化物转变成水合层状钒氧化物而恢复放电容量，具有更长的寿命和更广的用途，且方法不仅操作简单，而且成本低廉。

技术研发人员：陈宏伟,欧剑鑫,陈彦成,孔华彬
受保护的技术使用者：华侨大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6