[发明专利]电池正极材料及其制备方法和应用

说明书

本申请提供了一种电池正极材料及其制备方法和应用，该电池正极材料包括三氧化二钒和碳的复合纳米材料，复合纳米材料包括由三氧化二钒和碳形成的异质结。该电池正极材料具有良好的导电性和离子传输能力，将其应用在电池中有利于优化电池的倍率性能。

技术领域

本申请涉及二次电池技术领域，具体涉及电池正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着能源危机和环境污染问题的加剧，开发绿色、清洁的储能设备显得尤为重要。钒氧化物由于其成本低、地壳储量高、理论比容量高等优点，已被大量应用在电化学领域的研究中。然而，钒氧化物的导电性较差，且离子传输速率较慢，不利于电池的倍率性能。因此，有必要提供一种新的电池正极材料，以改善电池正极材料的离子和电子传输效率，提高电池的电化学性能。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种电池正极材料，该电池正极材料具有良好的导电性和离子传输能力，将其应用在电池中有利于提高电池的倍率性能。

本申请第一方面提供了一种电池正极材料，包括三氧化二钒和碳的复合纳米材料，所述复合纳米材料包括由三氧化二钒和碳形成的异质结。

本申请的电池正极材料包括由三氧化二钒和碳构成的复合纳米材料，其中，三氧化二钒与碳形成异质结，该异质结可以有效地提高正极材料的导电性并优化离子传输路径，使活性离子能够在材料中快速迁移，从而获得良好的离子和电子传输性能，进而提升二次电池的倍率性能。

可选地，所述三氧化二钒属于三方晶系。

可选地，所述三氧化二钒的空间群为R-3c。

可选地，所述复合纳米材料中，所述碳的质量百分含量为0.1％～10％。

可选地，所述复合纳米材料为片状结构，所述复合纳米材料的厚度为1nm～30nm。

可选地，所述异质结的尺寸为2nm～20nm。

第二方面，本申请提供了一种电池正极材料的制备方法，包括：

对MAX相粉体进行刻蚀得到V₂CT_x；

将所述V₂CT_x与氧化剂混合后得到碳掺杂的钒氧化物，将所述碳掺杂的钒氧化物在还原气氛下经退火处理后得到所述电池正极材料，所述电池正极材料包括三氧化二钒和碳的复合纳米材料，所述复合纳米材料包括由三氧化二钒和碳形成的异质结。

可选地，所述MAX相粉体包括V₂AlC、V₂SiC、V₂PC、V₂GaC、V₂GeC、V₂AsC、V₂InC、V₂SnC、V₂PbC中的一种或多种。

可选地，所述刻蚀包括：将所述MAX相粉体与刻蚀剂混合，经水热反应后得到V₂CT_x。

可选地，所述刻蚀剂包括氢氟酸、盐酸和氟化锂、盐酸和氟化钠、盐酸和氟化钾、盐酸和氟化锌、盐酸和氟化铝、盐酸和氟化钙中的一种或多种。

可选地，所述水热反应的温度为80℃～160℃，所述水热反应的时间为12h～48h。

可选地，所述氧化剂包括过氧化氢；所述V₂CT_x与所述过氧化氢的质量比为1:(0.5～5)。

可选地，所述V₂CT_x与氧化剂的混合时间为5min～20min.

可选地，所述制备方法还包括：在所述退火处理之前，对所述碳掺杂的钒氧化物进行冷冻干燥。