锂钒氧化物超长纳米线及其制备方法和应用

摘要

本发明涉及一种锂钒氧化物超长纳米线及其制备方法，其可作为高功率长寿命锂离子电池正极活性材料，其长度达200~300微米，直径为100~200纳米，本发明通过简单煅烧，获得锂钒氧化物超长纳米线。作为锂离子电池正极活性材料时，在2000mA/g的电流密度下，循环600次后放电容量仍可达120mAh/g，每次容量衰减率仅为0.022%。该结果表明锂钒氧化物超长纳米线具有优异的高倍率特性，是高功率、长寿命锂离子电池的潜在应用材料。制备前驱体H₂V₃O₈超长纳米线所采用的简单水热法，可通过改变反应物浓度、反应温度和时间即可控制材料的形貌和尺寸大小，且制得的材料纯度高、分散性好。

主权项

锂钒氧化物超长纳米线，其化学式为Li_(1+x)V₃O₈，其中0≤x≤0.2，其长度达200~300微米，直径为100~200纳米，采用下述方法制得，包括有以下步骤：1）取V₂O₅粉末放入陶瓷坩埚并置于马弗炉中，加热并保温至熔融状态；2）将步骤1）所得熔融V₂O₅迅速倒入常温去离子水中淬冷，将所得液体加热至沸腾并不停搅拌，冷却后抽滤，将滤液静置得到V₂O₅溶胶，标定其浓度，备用；3）量取步骤2）所得1.1~1.5 mmol 的V₂O₅溶胶并稀释于去离子水中得到40 mL V₂O₅溶液，按苯胺与V₂O₅物质的量比为0.03:1量取0.05 mol/L的苯胺溶液滴入V₂O₅溶液，搅拌0.5小时；4）称取PEG‑4000 0.02~0.06 g 溶于15 mL 去离子水中，将此溶液加入至步骤3）所得溶液中并加入去离子水至溶液总体积为60 mL；5）将步骤4）所得溶液持续搅拌一天并在室温下陈化一天，然后转入100 mL反应釜中，进行反应，然后从反应釜中取出，自然冷却至室温；6）将步骤5）得到的产物离心过滤，用去离子水反复洗涤所得沉淀物，干燥后得到H₂V₃O₈超长纳米线；7）称取步骤6）所得0.1 g H₂V₃O₈纳米线分散于10 mL无水乙醇中，称取相应量的锂源加入上述溶液，搅拌5小时，然后将混合物在80℃鼓风干燥箱中烘干得混合固体；8）将步骤7）所得干燥后的混合固体转移至陶瓷坩埚并置于马弗炉中烧结，最终得到产物锂钒氧化物超长纳米线。