[发明专利]一种钒酸铵/泡沫镍钠离子电池用自支撑正极的制备方法

说明书

本发明公开了一种钒酸铵/泡沫镍钠离子电池用自支撑正极的制备方法，将泡沫镍片用丙酮清洗并用过氧化氢处理后洗净干燥，得电极材料基体；然后配置一定浓度的偏钒酸铵溶液，调节溶液PH值，得所需溶液；再将所得溶液与镍片放入水热釜，使用水热感应加热设备加热保温一定时间，即得具有三维多孔连通结构的钒酸铵/泡沫镍钠离子电池正极复合材料。本发明可以制备出具有三维多孔连通的纳米结构、较大的比表面积和自身内阻小的钠离子电池自支撑材料。

技术领域

本发明属于钠离子电池正极材料制备领域，具体涉及一种钒酸铵/泡沫镍钠离子电池用自支撑正极的制备方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度大、循环寿命长、无记忆效应等优点而被广泛应用于便携式电子市场。但随着交通工具以及大型电力系统等产业对锂离子电池依赖的加剧，全球的锂资源将无法有效满足动力锂离子电池的巨大需求，从而将进一步推高与锂相关材料的价格，增大电池成本，最终阻碍新能源产业的发展。因此，开发其它廉价可替代锂离子电池的相关储能技术非常关键。钠在地球中蕴藏量比锂要高4～5个数量级，且分布广泛，因此用钠离子电池代替锂离子电池能缓解锂的资源短缺问题。同时，钠元素和锂元素位于元素周期表的同一主族，具有相似的物理化学性质，而且钠离子电池具有与锂离子电池类似的工作原理，使得在这两个体系中运用相似的化合物作为电极材料成为可能。但是由于钠离子的半径比锂离子的大，导致可逆容量和倍率性能降低。钠离子电池研究的关键在于新型高性能电极材料的开发，基于锂离子电池的成功经验，目前的研究主要集中在负极材料上，如果提升对正极材料的研究将会大大提高钠离子电池的性能。

钒酸铵具有容量高、容易制备、原材料丰富和安全性能好等优点，同时由于NH4⁺的引入，它的层间距更大、结构也更为稳定，是非常有发展前景的一种正极材料。目前制备NH₄V₃O₈的方法主要有：沉淀法和水热法。其中，水热法是一种很有效的合成途径。合成的形貌也有梭状，花状和带状等。但是沉淀法合成NH₄V₃O₈存在反应过程不易控制、有副反应发生、产物纯度低等缺点，水热法合成NH₄V₃O₈存在反应温度相对较高、反应时间较长等缺点。并且钒酸铵由于其本身电导率小，导致其导电性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钒酸铵/泡沫镍钠离子电池用自支撑正极的制备方法，以克服上述现有技术存在的缺陷，本发明可以制备出具有三维多孔连通的纳米结构、较大的比表面积和自身内阻小的钠离子电池正极材料。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种钒酸铵/泡沫镍钠离子电池用自支撑正极的制备方法，包括以下步骤：

1)将电极材料基体片状泡沫镍裁剪为矩形的泡沫镍片A；

2)将A浸没于丙酮中超声清洗，然后取出A，再用去离子水冲洗得B；

3)将B浸没于过氧化氢溶液并在超声环境中处理，然后取出B并用无水乙醇冲洗，再放入烘箱干燥得C；

4)将偏钒酸铵溶于去离子水中，加热、搅拌制得NH₄VO₃溶液D；

5)将D的pH值调节为1～5，得溶液E；

6)将E转入水热感应釜中，放入C，其中每50mLE中加入0.25-0.50g C，将釜密封后，置于水热感应加热设备中，以400～800KHz的感应频率由室温升温到70～180℃，并保温1～4h，得泡沫镍/钒酸铵复合材料F；

7)将F分别用去离子水和无水乙醇柔和洗涤，然后干燥得到具有三维多孔连通结构的泡沫镍/钒酸铵钠离子电池正极材料。