【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于材料，具體涉及一種鋁鐵共摻雜v6o13電極材料的制備方法及其在水系鋅離子電池中的應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、近年來(lái)，隨著移動(dòng)電源需求的不斷增長(zhǎng)，過(guò)度能源消耗與環(huán)境保護(hù)的矛盾關(guān)系逐漸升溫。迫切需要尋找環(huán)保、可持續(xù)、高效的儲(chǔ)能技術(shù)。鋰離子電池的出現(xiàn)提高了移動(dòng)電源設(shè)備的能源可用性。不幸的是，鋰離子電池的不可靠性和鋰材料的稀缺性使得其難以大規(guī)模應(yīng)用，這些問(wèn)題嚴(yán)重阻礙了其在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用。而儲(chǔ)能裝置的發(fā)展是解決能源危機(jī)和利用高效可再生能源的重要途徑。因此，研究和開(kāi)發(fā)能夠替代鋰離子電池并兼具低成本、高能量、高安全性以及綠色環(huán)保等特點(diǎn)的新型儲(chǔ)能電池體系，是可持續(xù)發(fā)展的重要方向。
2、水系鋅離子電池，區(qū)別于傳統(tǒng)的堿性鋅錳電池和鎳鋅電池，以中性或弱酸性的鋅鹽水溶液作為電解質(zhì)(ph：3.6-6.0)，對(duì)封裝條件要求不高，生產(chǎn)成本低廉，安全且對(duì)環(huán)境友好，在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域具有良好的發(fā)展前景，被研究人員視為一種更具前途的電池研究方向。尤其，與有機(jī)系電解液相比，水系電解液具有高離子電導(dǎo)率、高安全性、低成本、易封裝等優(yōu)勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)更為優(yōu)異的倍率性能。但是，目前所使用的電極材料如錳氧化物、普魯士藍(lán)類化合物等，這些材料存在不必要的相變、不可避免的溶解和不理想的可逆能力導(dǎo)致導(dǎo)電性差、倍率性能差、循環(huán)性能有限等問(wèn)題，難以滿足日益增長(zhǎng)的需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決上述問(wèn)題，本專利技術(shù)提供了一種鋁鐵共摻雜v6o13電極材料的制備方法及其在水系鋅離子電池中的應(yīng)用。
2、本專利技
3、一種鋁鐵共摻雜v6o13電極材料，其制備方法包括如下步驟：
4、稱取五氧化二釩、硝酸鋁和硝酸鐵溶解在去離子水和無(wú)水乙醇中，將其混合后在室溫下進(jìn)行攪拌使之充分混合，將充分混合好的溶液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼水熱反應(yīng)釜中，進(jìn)行水熱反應(yīng)，冷卻至室溫，離心清洗去除殘余的反應(yīng)物，冷凍干燥，然后將產(chǎn)物放入氮?dú)猸h(huán)境下的管式爐中進(jìn)行煅燒，得到al/fe-v6o13電極材料。
5、優(yōu)選的，上述的一種al/fe-v6o13電極材料的制備方法，按摩爾比，五氧化二釩:硝酸鋁:硝酸鐵＝2.2:0.08～0.13:0.07～0.12。
6、優(yōu)選的，上述的一種al/fe-v6o13電極材料的制備方法，所述硝酸鋁和硝酸鐵為al(no3)3·9h2o和fe(no3)3·9h2o。
7、優(yōu)選的，上述的一種al/fe-v6o13電極材料的制備方法，所述水熱反應(yīng)的條件是，160℃下反應(yīng)24h。
8、優(yōu)選的，上述的一種al/fe-v6o13電極材料的制備方法，所述煅燒的條件是，350℃下1h。
9、上述任意一項(xiàng)所述的al/fe-v6o13電極材料在水系鋅離子電池中的應(yīng)用。
10、進(jìn)一步的，上述的應(yīng)用，方法包括如下步驟：
11、1)正極的制備：將al/fe-v6o13材料與粘結(jié)劑和導(dǎo)電材料混合均勻后，滴加少量nmp作為溶劑，混合均勻后，直接涂抹于襯底碳紙上，真空干燥箱烘干，取出，得涂覆有al/fe-v6o13材料的正極片；
12、2)負(fù)極的制備：將鋅片用砂紙打磨，除去表面的氧化層，將已經(jīng)打磨好的鋅片裁成直徑為12mm的圓形負(fù)極片；
13、3)以步驟1)制備的正極片為正極，以步驟2)制備的負(fù)極片為負(fù)極，電解液為3m的三氟甲烷磺酸鋅，得到水系鋅離子電池。
14、更進(jìn)一步的，上述的應(yīng)用，步驟1)中，所述粘結(jié)劑為pvdf。
15、更進(jìn)一步的，上述的應(yīng)用，步驟1)中，所述導(dǎo)電材料為super-p。
16、更進(jìn)一步的，上述的應(yīng)用，步驟2)中，所述鋅片的厚度為0.1mm-0.2mm，且純度為99％-99.99％。
17、本專利技術(shù)的有益效果是：
18、1、通過(guò)在合成過(guò)程中引入鋁和鐵離子，顯著提高了材料的導(dǎo)電性、離子擴(kuò)散速率，還降低了內(nèi)阻。
19、2、鋁和鐵離子的引入增加了其活性位點(diǎn)，從而改善了材料在充放電過(guò)程中的比容量和倍率性能。
20、3、具有成本低、環(huán)境友好、安全性較高的特點(diǎn)。
21、4、具有較高的能量密度和功率密度等優(yōu)點(diǎn)。
22、5、合成工藝和組裝工藝簡(jiǎn)單，易于操作控制，適于連續(xù)化大規(guī)模生產(chǎn)。
23、6、經(jīng)過(guò)改性后，電極材料的容量由之前的496mah/g提升到了590mah/g。
24、7、本專利技術(shù)方法也適用于其他金屬氧化物正極材料。
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1.一種鋁鐵共摻雜V6O13電極材料，其特征在于，其制備方法包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁鐵共摻雜V6O13電極材料，其特征在于，按摩爾比，五氧化二釩:硝酸鋁:硝酸鐵＝2.2:0.08～0.13:0.07～0.12。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁鐵共摻雜V6O13電極材料，其特征在于，所述硝酸鋁和硝酸鐵分別為Al(NO3)3·9H2O和Fe(NO3)3·9H2O。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁鐵共摻雜V6O13電極材料，其特征在于，所述水熱反應(yīng)的條件是，160℃下反應(yīng)24h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁鐵共摻雜V6O13電極材料，其特征在于，所述煅燒的條件是，350℃下煅燒1h。
6.權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的鋁鐵共摻雜V6O13電極材料在水系鋅離子電池中的應(yīng)用。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于，方法包括如下步驟：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于，步驟1)中，所述粘結(jié)劑為PVDF。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于，步驟1)中，所
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于，步驟2)中，所述鋅片的厚度為0.1mm-0.2mm，且純度為99％-99.99％。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種鋁鐵共摻雜v6o13電極材料，其特征在于，其制備方法包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁鐵共摻雜v6o13電極材料，其特征在于，按摩爾比，五氧化二釩:硝酸鋁:硝酸鐵＝2.2:0.08～0.13:0.07～0.12。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁鐵共摻雜v6o13電極材料，其特征在于，所述硝酸鋁和硝酸鐵分別為al(no3)3·9h2o和fe(no3)3·9h2o。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁鐵共摻雜v6o13電極材料，其特征在于，所述水熱反應(yīng)的條件是，160℃下反應(yīng)24h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁鐵...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：尹博思，胡贏方，張思文，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：遼寧大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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