[发明专利]一种二氧化钒钠离子电池负极材料及其制备方法

说明书

本发明属于电池材料技术领域，尤其涉及一种二氧化钒钠离子电池负极材料及其制备方法。本发明提供了一种二氧化钒钠离子电池负极材料，由纳米棒组装而成，其形状为纺锤体。上述电池负极材料的制备方法为将钒源与酸加入到去离子水中反应，得到二氧化钒钠离子电池负极材料。本发明提供了一种二氧化钒钠离子电池负极材料及其制备方法，用于解决现有技术中现有钠离子电池中存在的自聚集的缺陷，导致材料循环稳定性下降的技术问题。

技术领域

本发明属于电池材料技术领域，尤其涉及一种二氧化钒钠离子电池负极材料及其制备方法。

背景技术

作为一种重要的储能器件，锂离子电池由于其工作电压高、能量密度高、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应、环保等优点备受关注。目前，随着新能源汽车行业的飞速发展，对于锂离子电池的需求量愈来愈大。然而，全球的锂资源比较匮乏，难以实现大规模应用。

与锂离子电池相比，钠离子电池中钠资源更加丰富,价格也更为便宜，并且钠离子与锂离子有相似的化学性质，因此，钠离子电池将可以取代锂离子电池成为下一代主要的储能器件。然而，钠离子电池在工作过程中由于离子半径较大，钠离子迁移较缓慢，影响着钠离子电池的电化学性能。电极材料是钠离子电池的关键组成部分，电极材料性能的优劣将直接影响着钠离子电池的性能，因此，开发具有优异的电化学性能的电极材料显得尤为重要。目前，过渡金属氧化物，特别是钒氧化物，由于其高的理论容量受到研究工作者的关注。其中，VO₂是钒氧化物中的重要成员。例如：Wang(RSC Adv.,2016,6,14314–14320)等使用水热法制备出纳米线、纳米棒、纳米片等形貌，其中纳米线在300mA g^-1的电流密度下，可逆容量为160mA h g^-1；纳米棒在300mA g^-1的电流密度下，可逆容量为89mA h g^-1；纳米片在300mA g^-1的电流密度下，可逆容量为76mA h g^-1。可见，电池的容量比较低且循环稳定性也不够理想。因此，现有钠离子电池中存在的自聚集的缺陷，导致材料循环稳定性下降成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种二氧化钒钠离子电池负极材料及其制备方法，用于解决现有技术中现有钠离子电池中存在的自聚集的缺陷，导致材料循环稳定性下降的技术问题。

本发明提供了一种二氧化钒钠离子电池负极材料，由纳米棒组装而成，其形状为纺锤体。

优选的，所述纺锤体长度为1-10μm，直径为0.5-3μm。

优选的，所述纳米棒的长度为0.5-2μm

本发明还提供了一种二氧化钒钠离子电池负极材料的制备方法，将钒源与酸加入到去离子水中进行溶剂热反应，得到二氧化钒钠离子电池负极材料。

优选的，所述钒源包括五氧化二钒、二钒酸钠、钒过氧酸、硫酸氧钒、正钒酸、偏钒酸铵、二氧化钒、二溴化钒、二氧氯钒、偏钒酸钠、氢氧化钒、三碘化钒、三氟化钒、三氟氧钒、三硫化三钒、三氯化钒、三氯氧钒、三溴化钒、三氧化二钒、四氟化钒、四氯化钒、五氟化钒、五硫化二钒中的一种或多种。

优选的，所述酸包括羧酸、磺酸、亚磺酸和硫羧酸中的一种或多种。

优选的，所述反应温度为120-200℃。

优选的，所述反应时间为1-6小时。

优选的，所述钒源溶于所述去离子水后得到钒源溶液，所述钒源溶液中钒离子的浓度为0.1-2mol/L。

优选的，所述酸溶于水后得到酸溶液，所述酸溶液的浓度为0.1-2mol/L。