[发明专利]基于静电自组装法制备层状钒酸盐电极材料的方法及应用

权利要求书

1.一种基于静电自组装法制备层状钒酸盐电极材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)采用水热法制备五氧化二钒纳米层片胶体乳液前驱体：将五氧化二钒加入去离子水后，加入过氧化氢水溶液并混合搅拌一段时间，最终得到无新气泡产生的橘红色溶液A；将含溶液A的反应釜置于鼓风烘箱中并在一定温度下水热反应一段时间最终得到橘红色胶体乳液B；

(2)采用静电自组装法制备阳离子插层的层状电极材料：向含阳离子的盐溶液中滴加橘红色胶体乳液B的稀释溶液以得到黄色絮状产物，在一定温度下搅拌一段时间致使絮状产物陈化，过滤清洗，烘干后得到所述层状钒酸盐电极材料。

2.根据权利要求1所述的基于静电自组装法制备层状钒酸盐电极材料的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述五氧化二钒为商品级五氧化二钒，质量分数≥99.7％；所述过氧化氢水溶液为商品级过氧化氢水溶液，质量分数在10～30％；五氧化二钒加入去离子水后所得反应前溶液的摩尔浓度为0.2～0.5mol/L，五氧化二钒和过氧化氢的摩尔比为1:2～2.5。

3.根据权利要求1所述的基于静电自组装法制备层状钒酸盐电极材料的方法，其特征在于，步骤(1)中，将五氧化二钒加入去离子水后，加入过氧化氢水溶液并混合搅拌的时间为2～4h；放置反应釜的鼓风烘箱的温度为190～240℃，水热反应时间为36～60h。

4.根据权利要求1所述的基于静电自组装法制备层状钒酸盐电极材料的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述稀释过程，是向橘红色胶体乳液前驱体B中加入乳液B体积的1～20倍的去离子水。

5.根据权利要求1所述的基于静电自组装法制备层状钒酸盐电极材料的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述含阳离子的盐溶液，其阳离子种类为Li⁺、Na⁺、K⁺、Be²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Cr⁴⁺、Fe³⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Al³⁺、NH₄⁺中的一种，溶液浓度为0.1～2mol/L，溶液体积为稀释后的乳液B体积的2～5倍。

6.根据权利要求1所述的基于静电自组装法制备层状钒酸盐电极材料的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述滴加过程，是将橘红色胶体乳液前驱体转移到分液漏斗中并使其滴入正在搅拌的含阳离子盐溶液，滴加速度控制在0.1～1.0mL/s。

7.根据权利要求1所述的基于静电自组装法制备层状钒酸盐电极材料的方法，其特征在于，步骤(2)中，使絮状产物陈化的搅拌温度为25～40℃，搅拌时间为6-30h，搅拌速度为1000～2000r/min。

8.根据权利要求1所述的基于静电自组装法制备层状钒酸盐电极材料的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述清洗过程，是将陈化后的絮状产物倒入已覆盖滤纸的玻璃漏斗中，向漏斗中加入去离子水，并重复进行此操作4～6次；所述干燥过程，是将含絮状产物的滤纸放置于80～100℃的鼓风烘箱中烘干12～24h。

9.一种权利要求1-9任意一项所述制备方法制备得到的层状钒酸盐电极材料。

10.一种权利要求9所述制备方法制备得到的层状钒酸盐电极材料的应用，其特征在于，所述材料作为水系锌离子电池的正极活性材料。