專利名稱：：釩酸銅電極材料的制備方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于新能源材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種可作為一次鋰離子電池正極材料的釩酸銅材料及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：目前，心血管疾病已經(jīng)成為威脅人類健康的頭號大敵，據(jù)世界衛(wèi)生組織(WorldHealthOrganization)統(tǒng)計，2005年全世界死于心血管疾病的人數(shù)已經(jīng)高達1750萬，占世界人口總死亡的30%。因此，與心血管疾病的抗?fàn)幰呀?jīng)成為全人類的挑戰(zhàn)之一。植入型心律轉(zhuǎn)復(fù)除顫器(ImplantableCardioverterdefibrillator,ICDs)是一種應(yīng)用電擊來搶救和治療心律失常的醫(yī)療電子設(shè)備，它對于預(yù)防心臟性猝死很有效。隨著植入型心律轉(zhuǎn)復(fù)除顫器應(yīng)用的不斷推廣，人們對其電池性能的要求也不斷提高。目前，應(yīng)用于植入型心律轉(zhuǎn)復(fù)除顫器的電池主要為鋰/釩酸銀一次電池。與釩酸銀材料相比，釩酸銅材料在作為一次鋰離子電池方面具有較大的優(yōu)勢首先，Cu的原子量更小(Cu為64g/mol,Ag為108g/mol)；其次，二價銅離子可以進行雙電子還原反應(yīng)，而一價的銀離子只能進行單電子還原反應(yīng)(Ma，H.；Zhang,S.Y.；Ji,W.Q.；Tao,Z.L.；Chen,J.，J.Am.Chem.Soc.,2008,130,5361.)；再次，銅鹽的價格遠遠低于銀鹽。因此，用釩酸銅材料取代一次鋰離子電池中的釩酸銀材料可以提高電池的放電容量，對提高電池的綜合性能具有十分重要的意義。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡單、性能優(yōu)良的釩酸銅材料及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明采用簡單一步水熱法制備得釩酸銅材料，其組分為Cu4V2.1509.38，粒徑大小在5-50μm，是由納米片進一步組裝而成的多級結(jié)構(gòu)。該釩酸銅多級結(jié)構(gòu)具有體相材料穩(wěn)定性好、易于組裝成電池的特點，又具有且納米材料放電容量大、倍率性能好的優(yōu)點，在一次鋰離子電池中具有廣泛的應(yīng)用前景。例如可用作植入型心律轉(zhuǎn)復(fù)除顫器的一次鋰離子電池正極材料，提高電池的放電容量和倍率性能，從而提高該類電池的綜合性能。本發(fā)明的釩酸銅材料的制備方法如下(1)在250C-28°C下將5-7毫摩爾五氧化二釩或10-12毫摩爾偏釩酸銨溶解于100-120毫升質(zhì)量百分比為3.0%的雙氧水形成橘黃色澄清溶液。在此溫度下將溶液繼續(xù)攪拌12-14小時。加入5-40毫摩爾尿素和5-10毫摩爾金屬銅鹽(如三水合硝酸銅、五水合硫酸銅、三水合醋酸銅或二水合氯化銅)，攪拌至溶解。(2)將步驟(1)所得溶液轉(zhuǎn)移至不銹鋼水熱釜，于200V—22(TC下水熱6-72小時。(3)冷卻至室溫后，抽濾，去離子水洗滌產(chǎn)物，室溫干燥。本發(fā)明中，制備釩酸銅所用的金屬銅鹽可以是硝酸銅、醋酸銅、氯化銅或硫酸銅。制備釩酸銅所用的釩源可以是五氧化二釩或者偏釩酸銨。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(1)所得釩酸銅材料的成本低于傳統(tǒng)的釩酸銀材料。(2)所得釩酸銅材料的放電容量大于傳統(tǒng)的釩酸銀材料。(3)所得釩酸銅多級結(jié)構(gòu)兼具體相材料(穩(wěn)定性高、易于組裝電極)與納米材料(較大的放電容量、良好的倍率性能)的優(yōu)點。圖1為釩酸銅材料的X射線衍射圖譜。圖2為釩酸銅多級結(jié)構(gòu)的掃描電鏡照片。圖3為釩酸銅材料的倍率性能圖。具體實施例方式實施例1在25°C下將5毫摩爾五氧化二釩溶解于100毫升質(zhì)量百分比為3.0%的雙氧水形成橘黃色澄清溶液。在此溫度下將溶液繼續(xù)攪拌12小時。加入15毫摩爾尿素和5毫摩爾三水合硝酸銅，攪拌至溶解。將所得溶液轉(zhuǎn)移至200毫升不銹鋼水熱釜，于200°C下水熱24小時。冷卻至室溫后，抽濾，去離子水洗滌產(chǎn)物，室溫干燥。實施例2在25°C下將10毫摩爾偏釩酸銨溶解于100毫升質(zhì)量百分比為3.0%的雙氧水。在此溫度下將溶液繼續(xù)攪拌12小時。加入20毫摩爾尿素和10毫摩爾五水合硫酸銅，攪拌至溶解。將所得溶液轉(zhuǎn)移至200毫升不銹鋼水熱釜，于200°C下水熱72小時。冷卻至室溫后，抽濾，去離子水洗滌產(chǎn)物，室溫干燥。實施例3在25°C下將5毫摩爾五氧化二釩溶解于100毫升質(zhì)量百分比為3.0%的雙氧水形成橘黃色澄清溶液。在此溫度下將溶液繼續(xù)攪拌12小時。加入5毫摩爾尿素和5毫摩爾三水合醋酸銅，攪拌至溶解。將所得溶液轉(zhuǎn)移至200毫升不銹鋼水熱釜，于200°C下水熱6小時。冷卻至室溫后，抽濾，去離子水洗滌產(chǎn)物，室溫干燥。實施例4在25°C下將5毫摩爾五氧化二釩溶解于100毫升質(zhì)量百分比為3.0%的雙氧水形成橘黃色澄清溶液。在此溫度下將溶液繼續(xù)攪拌12小時。加入40毫摩爾尿素和10毫摩爾二水合氯化銅，攪拌至溶解。將所得溶液轉(zhuǎn)移至200毫升不銹鋼水熱釜，于200°C下水熱6小時。冷卻至室溫后，抽濾，去離子水洗滌產(chǎn)物，室溫干燥。權(quán)利要求一種釩酸銅材料，其特征在于組分為Cu4V2.15O9.38，粒徑為5–50μm，為由納米片構(gòu)成的多級結(jié)構(gòu)。2.一種如權(quán)利要求1所述的釩酸銅材料的制備方法，其特征在于具體步驟如下(1)在25°C-28°C下將5-7毫摩爾五氧化二釩或10—12毫摩爾偏釩酸銨溶解于100-120毫升質(zhì)量百分比為3.0%的雙氧水形成橘黃色澄清溶液；在此溫度下將溶液繼續(xù)攪拌12-14小時；加入5-40毫摩爾尿素和5-10毫摩爾的金屬銅鹽，攪拌至溶解；金屬銅鹽為三水合硝酸銅、五水合硫酸銅、三水合醋酸銅或二水合氯化銅；(2)將步驟(1)所得溶液轉(zhuǎn)移至不銹鋼水熱釜，于200°C-220°C下水熱6-72小時；(3)冷卻至室溫后，抽濾，去離子水洗滌產(chǎn)物，室溫干燥。3.如權(quán)利要求1所述的釩酸銅材料作為鋰/釩酸銅一次電池正極材料的應(yīng)用。全文摘要本發(fā)明屬于新能源材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體為一種釩酸銅電極材料及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明通過一步水熱方法制備得釩酸銅材料，其組份為Cu4V2.15O9.38,粒徑為5–50μm，為由納米片構(gòu)成的多級結(jié)構(gòu)。本發(fā)明工藝簡單，重現(xiàn)性好。該釩酸銅多級結(jié)構(gòu)兼具體相材料(穩(wěn)定性高、易于組裝電極)與納米材料(較大的放電容量、良好的倍率性能)的優(yōu)點，在一次鋰離子電池中具有非常好的應(yīng)用前景。文檔編號H01M4/48GK101920993SQ20101024325公開日2010年12月22日申請日期2010年8月3日優(yōu)先權(quán)日2010年8月3日發(fā)明者余承忠,周亮,王韻華,黃曉丹申請人:復(fù)旦大學(xué)