[发明专利]一种锌基电池正极材料及其制备方法和使用方法

说明书

本发明属于锌基电池电极材料领域，公开一种锌基电池正极材料及其制备方法和使用方法。一种锌基电池正极材料，所述正极材料为钒基氧化物纳米带、钠掺杂钒基氧化物纳米带、钒基氧化物纳米带/石墨烯复合材料中的一种，并且钒基氧化物纳米带/石墨烯复合材料中钒基氧化物纳米带上具有贯穿其厚度方向的介孔。本发明采用易于获取的钒粉和过氧化氢为原料，利用简单的水热法制备出钒基氧化物，还可以进一步通过添加不同的添加剂进行Na掺杂或者石墨烯改性，本发明正极材料具有超优异的高倍率性能以及良好循环稳定性，是非常理想的锌基电池正极材料。

技术领域

本发明属于锌基电池电极材料领域，具体涉及一种锌基电池正极材料及其制备方法和使用方法。

背景技术

随着环境污染的日益加剧和化石能源的日渐枯竭，可持续发展对新型可再生能源的要求正在不断提高。其中，可充电锌基电池以其优异特性，而成为电动汽车、应急能源、储能电站等储能设备的首选，也是未来空间技术及高端储能系统的理想潜在电源系统。可充电锌基电池主要由正极、负极、隔膜和电解液构成，而具有高的电荷存储密度、快速充放电特征、良好的充放电效率和高循环寿命以及低成本的可充电锌基电池用新型正极材料的制备是目前此研究方向最具活力的分支之一。

钒基氧化物作为水系锌离子电池正极具有出色的电化学性能，但在倍率性能和循环稳定性等方面还有待提高。因此，当今此领域的研究集中在高容量、高功率、长寿命、低成本新型锌基电池正极材料的研究、开发和制备技术上。

对于钒基氧化物正极材料来说，如何在实现高容量的同时保持结构稳定并提升Zn²⁺在其中的迁移速率，使其具有更优异的长期循环稳定性和更出色的倍率性能，将会成为一个需要长期关注和研究的问题。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种锌基电池正极材料及其制备方法和使用方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种锌基电池正极材料，所述正极材料为钒基氧化物纳米带、钠掺杂钒基氧化物纳米带、钒基氧化物纳米带/石墨烯复合材料中的一种，并且钒基氧化物纳米带/石墨烯复合材料中钒基氧化物纳米带上具有贯穿其厚度方向的介孔。

较好地，所述正极材料为VO₂纳米带、Na-VO₂纳米带、V₃O₇纳米带或VO₂纳米带/RGO复合材料，并且VO₂纳米带/RGO复合材料中VO₂纳米带上具有贯穿其厚度方向的介孔。

当所述正极材料为VO₂纳米带时，其制备步骤如下：

（1）、将钒粉均匀分散在水中，加入过氧化氢，搅拌均匀，然后在120-200 ℃水热反应6-48 h；其中，原料用量配比为钒粉∶水∶过氧化氢= 0.2 g∶（20-40）mL∶（0.9-1.3）mL；

（2）、对步骤（1）所得产物进行干燥，即得VO₂纳米带。

当所述正极材料为Na-VO₂纳米带时，其制备步骤如下：

（1）、将钒粉和无水硫酸钠均匀分散在水中，加入过氧化氢，搅拌均匀，然后在120-200 ℃水热反应6-48 h；其中，原料用量配比为钒粉∶无水硫酸钠∶水∶过氧化氢=0.2 g∶（0.01-0.05）g∶（20-40）mL∶（0.9-1.3）mL；

（2）、对步骤（1）所得产物进行干燥，即得Na-VO₂纳米带（Na掺杂VO₂纳米带）。

当所述正极材料为VO₂纳米带/RGO复合材料时，其制备步骤如下：