[发明专利]一种3D交联的珊瑚状钒酸镍纳米材料及其电化学应用

说明书

本发明提供了一种3D交联的珊瑚状钒酸镍纳米材料的制备方法，该方法为：将钒源与镍源在离子液体中进行合成反应，得到比表面积为50m²/g～150m²/g的3D交联的珊瑚状钒酸镍纳米材料，还提供了制备的3D交联的珊瑚状钒酸镍纳米材料的应用，将制备得到的钒酸镍纳米材料在空气气氛中焙烧，得到活性相，用作电极材料，应用于锂离子电池。本发明制备的钒酸镍纳米材料形貌均匀，为3D交联的珊瑚状，有效的提高了钒酸镍纳米材料的活性和比表面积，比表面积达到50～150m²/g，反应在常压进行，具备操作简便安全的特点，应用于锂离子电池的电极材料，表现出了较高的电极比容量，电极的摩尔比容量在950mAh/g～1400mAh/g左右。

技术领域

本发明属于钒酸镍纳米材料技术领域，具体涉及一种3D交联的珊瑚状钒酸镍纳米材料及其电化学应用。

背景技术

钒酸镍(NiVO)是一类较有优势的锂离子电池负极材料，它具有较高电极比容量、低成本以及环境友好等优点。目前钒酸镍主的要制备方法为先采用沉淀法、水热合成法、溶剂热法或者溶胶法等制备出前体，然后在400℃～500℃焙烧后得到最终活性相用于电化学性能测试。Sambandam等采用沉淀法在水溶液中合成了钒酸镍MOF材料，然后进行焙烧，焙烧后晶相为Ni₃V₂O₈，形貌为20nm～50nm的球形颗粒，在5A/g电流密度下循环1000次依然保持305mAh/g的电极比容量(J.Electroanal.Chem.2018,810,34)；Ni等采用水热合成法制备了NiV₃O₈/石墨和NiV₃O₈/Ni材料，NiV₃O₈/石墨在0.31A/g电流密度下循环680次依然保持819mAh/g的恒定容量(Chem.Commun.,2015,51,5880；J.Mater.Chem.A 2014,2,8995)，材料的形貌为无规则颗粒；Soundharrajan等采用DMF为溶剂，采用直接点燃混合物溶液的方法制备Ni₃V₂O₈材料，形貌为棒状、球状及苦瓜状等，但形貌很不均匀(Ceram.Int.,2017,43,13224)；Lv等将钒源和镍源溶于DMF和乙醇混合溶液中，然后加入PVP得到溶胶，采用静电纺丝技术得到线装材料，最后通过调节焙烧速率得到Ni₃V₂O₈纳米管或纳米线，比表面积最高为20m²/g。由以上可以看出，目前技术制备的钒酸镍材料大多是不规则颗粒、球状或其他不均匀的大块材料，纳米线的形貌是通过静电纺丝技术得到的，而非材料自身的自组装合成，同时已报道的纯钒酸镍材料的比表面积都较低(≤20m²/g)，抑制了其各方面的应用。另外，水热合成法需要高压环境，存在操作危险；溶胶法存在步骤繁多，操作繁琐的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种3D交联的珊瑚状钒酸镍纳米材料，该发明以离子液体为溶剂，通过离子液体热合成法制备钒酸镍纳米材料，该钒酸镍纳米材料形貌均匀，为3D交联的珊瑚状，有效的提高了钒酸镍纳米材料的活性和比表面积，比表面积达到50～150m²/g，反应在常压进行，具备操作简便安全的特点，应用于锂离子电池的电极材料，表现出了较高的电极比容量，电极的摩尔比容量在950mAh/g～1400Ah/g左右。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种3D交联的珊瑚状钒酸镍纳米材料的制备方法，该方法为：将钒源与镍源在离子液体中进行合成反应，得到3D交联的珊瑚状钒酸镍纳米材料。