[发明专利]一种VS4

说明书

本发明公开一种VS₄‑石墨烯气凝胶复合材料制备方法，制备方法包括以下步骤：步骤一、将NaVO₄和C₂H₅NS溶解于去离子水得到均匀溶液A；将氧化石墨烯溶于去离子水得到溶液B；把溶液A与溶液B混合，得到均匀的溶液C；步骤二、将溶液C转移到反应釜进行水热反应还原氧化石墨烯；反应结束后，静置，过滤，干燥得到粉末状VS₄‑石墨烯气凝胶复合材料；所得VS₄负载于石墨烯气凝胶，有效提升Li⁺的扩散系数和电子传导性；本发明应用于锂硫电池，所得锂硫电池的倍率性能和循环性能显著提升。

技术领域

本发明涉及锂硫电池正极材料技术领域，特别是涉及一种VS₄-石墨烯气凝胶复合材料、制备方法及应用。

背景技术

过渡金属硫化物由于其独特的物理和化学性质而备受关注并在催化、发光和储能等领域有了实际应用。作为过渡金属硫化物，VS₄具有独特的结构,其晶体结构中存在较弱的链间范德华力，提供了一个松散的堆叠结构。链之间和链中的大型开放通道为金属离子扩散和储存提供了潜在的场所，是理想的锂离子电池电极材料。

但由于Li⁺的扩散系数低和电子传导性低等本征特性，使得VS₄的高容量特性在循环过程和倍率测试中很难展现出来。因此，迫切需要开发具有较高导电率的VS₄正极材料。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种VS₄-石墨烯气凝胶复合材料，本发明中VS₄负载于石墨烯气凝胶，有效提升Li⁺的扩散系数和电子传导性。

为解决此技术问题，本发明的技术方案是：一种VS₄-石墨烯气凝胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将NaVO₄粉末和C₂H₅NS溶解于去离子水得到均匀溶液A；

将氧化石墨烯溶于去离子水得到溶液B；

把溶液A于溶液B混合，得到均匀的溶液C；

步骤二、将溶液C转移到反应釜进行水热反应还原氧化石墨烯；

反应结束后，静置，过滤，干燥得到粉末状VS₄-石墨烯气凝胶复合材料。

优选NaVO₄的摩尔量是C₂H₅NS摩尔量的3至5倍。本发明通过严格控制两物质的摩尔比获得高纯度的VS₄，提高锂硫电池的容量。

优选所述氧化石墨烯的摩尔量是NaVO₄摩尔量的1至3倍。本发明在保证氧化石墨烯的用量，在明显改性的前提下保证材料的容量，利于获得性能优异的锂硫电池。

优选所述步骤二中水热反应的工艺条件为：

反应温度为140℃至200℃；反应时间10h至16h。

本发明中严格控制反应温度，反应温度太低，反应进行不彻底或者不反应，反应温度太高，易出现副产物，有损VS₄的纯度。

进一步优选所述步骤二中水热反应的工艺条件为：

反应温度为160℃；反应时间12h。

本发明最优选水热反应的时间为12h和温度为160℃，产物纯度高，用时短。优选NaVO₄和C₂H₅NS均为粉状。本发明中选用粉末状材料应用于电池中，易混合分散，利于合成高纯度VS₄。