一種用于儲能器件電極的V₂O₅納米線紙及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于儲能器件電極的V2O5納米線紙及制備方法，包括純V2O5納米線紙或復(fù)合V2O5納米線紙制備二種方法，通過一步水熱法制備出了超長的氧化釩納米線，再經(jīng)過分散后抽濾或熱蒸發(fā)成膜，所述超長一維納米線可很好地自組裝成宏觀的二維紙質(zhì)結(jié)構(gòu)。所述純V2O5納米線紙可以直接裁成小圓片充當(dāng)扣式電池的電極材料，無需使用粘接劑集流體；另一種方法是采用兩步還原法使氧化石墨烯原位地還原在以氧化釩納米線為骨架的結(jié)構(gòu)上，形成復(fù)合V2O5納米線紙，無需添加粘接劑即可直接裁成小圓片用于扣式電池的電極材料，復(fù)合V2O5納米線紙容量超過理論容量且循環(huán)性能非常好，石墨烯復(fù)合進(jìn)V2O5，不僅大大改善了V2O5的電子電導(dǎo)，同時對V2O5的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性也有很大鞏固作用。
【專利說明】
一種用于儲能器件電極的V2O5納米線紙及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于儲能器件電極的V2O5納米線紙及制備方法，具體涉及一種儲能器件(鋰離子電池、鈉離子電池、全固態(tài)鋰離子電池、超級電容器等)電極材料的制備方法，屬于固體電池電極材料及其制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池因為它的高能量密度和長循環(huán)壽命已廣泛應(yīng)用于新能源汽車、混合動力汽車、各種便攜式用電設(shè)備中。而成本更低廉的鈉離子電池、鋁離子電池也開始嶄露頭角；超級電容器是介于電解電容器和電池之間的一種新型儲能器件，它具有優(yōu)于傳統(tǒng)電池的高功率密度和更好的循環(huán)壽命;相比于傳統(tǒng)電池依賴于液態(tài)電解液而導(dǎo)致的安全性能差等問題，全固態(tài)鋰離子電池具有更高的安全性能、更大的能量密度以及更廣的工作區(qū)間溫度。因此全固態(tài)電池的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。然而，現(xiàn)有鋰離子電池等儲能器件的電極材料大都是粉末狀，將其制備成電極材料需要添加導(dǎo)電劑、粘接劑、集流體等添加劑，這些添加劑在一定程度上阻礙了電極材料的整體電化學(xué)儲能性能，特別是它限制了電極材料能量密度、循環(huán)壽命的提升。因此，設(shè)計一種無粘接劑或具少量粘接劑的具備自支撐性能的新型儲能電極，是一個提高能量密度和循環(huán)壽命很好方案?，F(xiàn)有文獻(xiàn)報道的納米材料自支撐結(jié)構(gòu)，如發(fā)明專利《超長單晶V205納米線/石墨烯正極材料及制備方法》(201110107696.4)所公開技術(shù)方案等，均是基于二維大尺度的石墨烯片作為骨架，再復(fù)合上一些其他活性物質(zhì)制成，其中電極內(nèi)部所包含的V2O5有效成份< 50%，雖然石墨烯在復(fù)合材料里僅有利于改善電極材料的電子電導(dǎo)，特別是像過渡金屬氧化物它們的存儲離子的理論容量很高，但電子電導(dǎo)和結(jié)構(gòu)性較差，復(fù)合上石墨烯雖改善了相應(yīng)性能，但以石墨烯為襯底的自支撐材料沒有很尚的體積比容量。研究表明，V2O5材料可以很好地對1?子進(jìn)行嵌入與脫出，具有較大的表面積和短的擴(kuò)散路徑，可以提供更多的電化學(xué)活性位點和減弱電極材料的濃度極化，理論容量大、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、易制備、成本廉價。納米尺度的V2O5可以提高鋰離子的擴(kuò)散系數(shù)，但V2O5作為過渡金屬氧化物，有它先天的不足:即電子電導(dǎo)差、倍率性能和循環(huán)性能不好，其改進(jìn)方法是:(I)采用納米級氧化銀，諸如納米線、納米棒、納米片、微米球等；(2)將納米級氧化釩和導(dǎo)電性很好的碳納米管或石墨烯等材料復(fù)合。同樣的，該二種方法制得的材料做電極片，也是按設(shè)定比為:活性物質(zhì):導(dǎo)電劑:粘接《8:1:1比例制作。另一方面，即便是將粉末狀V2O5和少量的石墨烯復(fù)合，也無法制作成宏觀的膜結(jié)構(gòu)電極材料。與之相反的，若采用V2O5活性物質(zhì)納米線為骨架，或者是直接制備超長的V2O5納米線，并將該納米線自組裝成宏觀的二維紙質(zhì)結(jié)構(gòu)，再將該種二維紙質(zhì)結(jié)構(gòu)直接裁成小圓片，充當(dāng)扣式電池的電極材料，不使用粘接劑集流體，無疑是一種非常好的電極材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對【背景技術(shù)】提出的問題，設(shè)計一種用于儲能器件電極的V2O5納米線紙及制備方法，是通過一步水熱法制備出了超長的氧化釩納米線，再經(jīng)過分散后抽濾或熱蒸發(fā)成膜，所述超長尺度的一維納米線可以很好地自組裝成宏觀的二維紙質(zhì)結(jié)構(gòu)。這種納米紙可以直接裁成小圓片充當(dāng)扣式電池的電極材料，無需使用粘接劑集流體，經(jīng)過初步的鋰電電化學(xué)測試，這種純氧化釩納米線的容量和循環(huán)壽命比部分已報道的文獻(xiàn)中的電化學(xué)性能還好;或者是采用兩步還原法使氧化石墨烯原位地還原在以氧化釩納米線為骨架的結(jié)構(gòu)上，形成納米線一石墨稀層層結(jié)構(gòu)，這個復(fù)合材料也無需添加粘接劑，集流體可直接裁成小圓片用于扣式電池的電極材料，經(jīng)過初步的電化學(xué)測試，這種復(fù)合材料的容量已超過理論容量且循環(huán)性能非常好，石墨烯復(fù)合進(jìn)氧化釩，不僅大大改善了氧化釩的電子電導(dǎo)，同時對氧化釩的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性也有很大鞏固作用。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種用于儲能器件電極的V2O5納米線紙，其特征在于:所述V2O5納米線紙是純V2O5納米線紙，包括:純V2O5—維超長納米線自組裝成的宏觀二維紙質(zhì)結(jié)構(gòu)的純V2O5納米線紙;所述純V2O5納米線紙厚度為8?30μηι，純V2O5納米線紙中的純V2O5納米線長度為:0.001?10 mm之間;所述V2O5納米線紙裁成設(shè)定尺寸的小圓片即直接用于扣式電池的電極材料。
[0005]如上所述一種用于儲能器件電極的V2O5納米線紙，其特征在于:所述V2O5納米線紙或者是還原氧化石墨烯與V2O5納米線復(fù)合后制備的復(fù)合V2O5納米線紙，包括:純V2O5—維超長納米線自組裝成的宏觀二維紙質(zhì)結(jié)構(gòu)以及，原位地還原在所述純V2O5納米線骨架上的氧化石墨稀;所述氧化石墨稀的質(zhì)量不大于所述復(fù)合V2O5納米線紙總質(zhì)量的15%。
[000?] 如上所述一種用于儲能器件電極的V2O5納米線紙的制備方法，包括:純V2O5納米線紙制備方法和復(fù)合V205納米線紙制備方法;其特征在于:各制備方法的工藝步驟分別為:
一、純V205納米線紙制備方法步驟1:制備超長V2O5納米線
1.1稱取0.008mol (1.456g)V205粉末，超聲分散在120ml的去離子水中；
1.2往步驟1.1制備的溶液中緩慢加入20ml雙氧水(H2O2)(30wt.%)，混合溶液變?yōu)樽丶t色并伴有大量氣泡；
1.3將將步驟1.2制備的混合溶液磁力攪拌30min后，轉(zhuǎn)移至200ml的聚四氟反應(yīng)釜內(nèi)膽中；
1.4將反應(yīng)釜放置恒溫烘箱中230°C保溫12h;
1.5將步驟1.4處理后的水熱產(chǎn)物分別用高純水和酒精先后各清洗三次，再放置100°C
真空干燥4h;
1.6將步驟1.5處理后的樣品在空氣中400 °C下焙燒3h，即制成超長V2O5納米線；
步驟2:制備純V2O5納米線紙
2.1稱取按步驟I制備的超長V2O5納米線300mg，置于250ml的三口燒瓶中；
2.2向所述三口燒瓶中加入250ml的高純水，再放入一個長5cm的大磁子；
2.3在磁力攪拌器作用下，以1500?2500rpm速度，攪拌24?48h，確保V2O5納米線充分分散在溶液中；
2.4將步驟2.3所述V2O5納米線分散液通過真空抽濾成膜，或者是倒入聚四氟蒸發(fā)皿熱蒸發(fā)成膜;即制成宏觀純V2O5納米線紙;所述宏觀純V2O5納米線紙直徑為4?1cm;
2.5將步驟2.4所述宏觀純V2O5納米線紙通過沖片機(jī)裁成8?16mm的小圓片，即成為扣式電池的電極材料； 二、復(fù)合V205納米線紙制備方法步驟1:制備氧化石墨烯 1.1稱取Ig鱗片石墨和6g高錳酸鉀；
1.2量取27ml的濃硫酸和3ml的濃磷酸，置于10ml的聚四氟反應(yīng)釜內(nèi)膽中；
1.3準(zhǔn)備好冰水浴條件，將步驟1.2所述反應(yīng)釜內(nèi)膽置于其中，磁力攪拌1min;
1.4向反應(yīng)釜內(nèi)膽中加入鱗片石墨攪拌0.5h，在Ih之內(nèi)緩慢加入高錳酸鉀，再攪拌
0.5h
1.5密封步驟1.4所述反應(yīng)釜，將其置于70°C恒溫烘箱中24h，完成石墨烯的氧化；
1.6按(高純水:雙氧水)=10:1的比例，量取10ml的高純水及1ml雙氧水混合，并將混合液凍成冰塊狀；
1.7將步驟1.5氧化后的石墨烯取出倒置在步驟1.6制成的混合液冰塊上，簡單攪拌使其充分溶解；
1.8量取40ml濃度為10%的鹽酸加入步驟1.7中的混合物內(nèi)，終止反應(yīng)；
1.9將步驟1.8制得的混合物倒入離心管中，以逐步提高轉(zhuǎn)速的方法離心至少離心過濾三次，再倒掉離心出的上清液；
1.10檢測按步驟1.9離心后混合物的PH值，確保PH約為7，并用氯化鋇溶液檢測混合物，確?；旌衔镏袩o硫酸根離子，最后合格混合物置于聚四氟蒸發(fā)皿中40°C干燥成固體;SP完成氧化石墨稀的制備；
步驟2:還原氧化石墨稀與V2O5納米線復(fù)合后，制備復(fù)合V2O5納米線紙2.1稱取步驟I所得的氧化石墨烯(GO)lOOmg，置于燒杯中加入10ml的高純水，超聲攪拌分散均勻，得到lmg/ml的GO溶液；
2.2向所述GO溶液中加入10mg的L-抗壞血酸，再超聲分散2h，然后靜置24h，溶液漸漸變黑，得到維生素C部分還原的氧化石墨烯(VrGO)溶液；
2.3稱取超長V2O5納米線255mg，置于250ml的三口燒瓶中，加入205ml的高純水；
2.4在磁力攪拌器下以1500?2500rpm速度，對步驟2.3所述三口燒瓶中的混合液攪拌24?48h，確保V2O5納米線充分分散在水溶液中；
2.5量取45ml的氧化石墨烯(VrGO)溶液，加入步驟2.3所述三口燒瓶中，繼續(xù)攪拌Ih使V2O5納米線與部分還原氧化石墨稀充分混合；
2.6量取步驟2.5制備的混合液250ml，以70%的填充比置于反應(yīng)釜內(nèi)膽中；
2.7將反應(yīng)釜置于160°C的恒溫烘箱中4h，完成部分還原氧化石墨烯的進(jìn)一步還原，且可保存V2O5納米線的長尺度，進(jìn)行原位的還原；
2.8將步驟2.7所述反應(yīng)釜中的混合液通過真空抽濾成膜，或者是倒入聚四氟蒸發(fā)皿中，在60°C環(huán)境中36h成膜，即制成復(fù)合V2O5納米線紙，所述復(fù)合V2O5納米線紙的直徑為4?10011、厚度8?3(^111;
2.9將步驟2.8所得的復(fù)合V2O5納米線紙通過沖片機(jī)裁成8?16mm的小圓片，即成為扣式電池的電極材料。
[0007]如上所述一種用于儲能器件電極的V2O5納米線紙的制備方法，其特征在于:所述純V2O5納米線紙制備方法中，純V2O5納米線紙厚度控制方法是:針對設(shè)定濃度的V2O5納米線水分散液，通過控制所述水分散液的體積量，達(dá)到成膜后最終純V2O5納米線紙厚度要求。
[0008]如上所述一種用于儲能器件電極的V2O5納米線紙的制備方法，其特征在于:所述復(fù)合V2O5納米線紙制備方法中，復(fù)合V2O5納米線紙的厚度與成膜前所量取混合液的ml量成正比。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:利用本發(fā)明所提供方法得到的儲能器件電極材料(鋰電、鈉電、全固態(tài)電池、超級電容器)，相比于傳統(tǒng)的電極材料，具有制備工藝簡單、安全性高、可大批量生產(chǎn)，利用本發(fā)明制備的電極材料制造的儲能器件，具有更高的比容量以及更長的循環(huán)壽命。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明實施例一制備的純V2O5納米線紙光學(xué)照片圖。
[0011]圖2為圖1中純V2O5納米線紙掃描電鏡圖。
[0012]圖3為實施例二制備的復(fù)合V2O5納米線紙光學(xué)照片圖。
[0013]圖4為圖3中復(fù)合納米線紙掃描電鏡圖。
[0014]圖5為分別以純V2O5納米線紙或復(fù)合V2O5納米線紙為電極材料的鋰離子電池比容量對比圖。
[0015]圖6為分別以純V2O5納米線紙或復(fù)合V2O5納米線紙為電極材料的鋰離子電池循環(huán)壽命對比圖。
【具體實施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例作進(jìn)一步說明，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0017]附圖1、圖2分別是純V2O5納米線紙光學(xué)灰度照片(實際呈金黃色)和掃描電鏡圖；是純V2O5—維超長納米線自組裝成的宏觀二維紙質(zhì)結(jié)構(gòu)的純V2O5納米線紙；圖2中，納米線長度在:0.001?1mm之間，圖1中，純V2O5納米線紙的厚度為8?30μπι;將圖1中純V2O5納米線紙裁成直徑8?16_的小圓片，即可直接用于扣式電池的電極材料。
[0018]附圖3、圖4分別是復(fù)合V2O5納米線紙光學(xué)灰度照片(實際呈黑色)和掃描電鏡圖；是還原氧化石墨稀與V2O5納米線復(fù)合后，制備的復(fù)合V2O5納米線紙；圖4中納米線長度在:
0.001?1mm之間，圖3中復(fù)合V2O5納米線紙的厚度為8?30μπι;將圖3中純V2O5納米線紙裁成直徑8?16mm的小圓片，即可直接用于扣式電池的電極材料。圖3或圖4中氧化石墨烯的含量
< 15% ο
[0019]圖1或圖2所示用于儲能器件電極的純V2O5納米線紙制備方法如下:
步驟1:制備超長V2O5納米線
1.1稱取0.008mol (1.456g)V205粉末，超聲分散在120ml的去離子水中；
1.2往步驟1.1制備的溶液中緩慢加入20ml雙氧水(H2O2)(30wt.%)，混合溶液變?yōu)樽丶t色并伴有大量氣泡；
1.3將將步驟1.2制備的混合溶液磁力攪拌30min后，轉(zhuǎn)移至200ml的聚四氟反應(yīng)釜內(nèi)膽中； 1.4將反應(yīng)釜放置恒溫烘箱中230°C保溫12h;
1.5將步驟1.4處理后的水熱產(chǎn)物分別用高純水和酒精先后各清洗三次，再放置100°C
真空干燥4h;
1.6將步驟1.5處理后的樣品在空氣中400 °C下焙燒3h，即制成超長V2O5納米線；
步驟2:制備純V2O5納米線紙
2.1稱取按步驟I制備的超長V2O5納米線300mg，置于250ml的三口燒瓶中；
2.2向所述三口燒瓶中加入250ml的高純水，再放入一個長5cm的大磁子；
2.3在磁力攪拌器作用下，以1500?2500rpm速度，攪拌24?48h，確保V2O5納米線充分分散在溶液中；
2.4將步驟2.3所述V2O5納米線分散液通過真空抽濾成膜，或者是倒入聚四氟蒸發(fā)皿熱蒸發(fā)成膜;即制成宏觀純V2O5納米線紙;所述宏觀純V2O5納米線紙直徑為4?1cm;
2.5將步驟2.4所述宏觀純V2O5納米線紙通過沖片機(jī)裁成8?16mm的小圓片，即成為扣式電池的電極材料；
圖3或圖4所示用于儲能器件電極的復(fù)合V2O5納米線紙制備方法如下:
步驟A:制備氧化石墨烯
1.1稱取Ig鱗片石墨和6g高錳酸鉀；
1.2量取27ml的濃硫酸和3ml的濃磷酸，置于10ml的聚四氟反應(yīng)釜內(nèi)膽中；
1.3準(zhǔn)備好冰水浴條件，將步驟1.2所述反應(yīng)釜內(nèi)膽置于其中，磁力攪拌1min;
1.4向反應(yīng)釜內(nèi)膽中加入鱗片石墨攪拌0.5h，在Ih之內(nèi)緩慢加入高錳酸鉀，再攪拌
0.5h
1.5密封步驟1.4所述反應(yīng)釜，將其置于70°C恒溫烘箱中24h，完成石墨烯的氧化；
1.6按(高純水:雙氧水)=10:1的比例，量取10ml的高純水及1ml雙氧水混合，并將混合液凍成冰塊狀；
1.7將步驟1.5氧化后的石墨烯取出倒置在步驟1.6制成的混合液冰塊上，簡單攪拌使其充分溶解；
1.8量取40ml濃度為10%的鹽酸加入步驟1.7中的混合物內(nèi)，終止反應(yīng)；
1.9將步驟2.8制得的混合物倒入離心管中，以逐步提高轉(zhuǎn)速的方法離心至少離心過濾三次，再倒掉離心出的上清液；
1.10檢測按步驟1.9離心后混合物的PH值，確保PH約為7，并用氯化鋇溶液檢測混合物，確?；旌衔镏袩o硫酸根離子，最后合格混合物置于聚四氟蒸發(fā)皿中40°C干燥成固體;SP完成氧化石墨稀的制備。
[0020]步驟B:還原氧化石墨烯與V2O5納米線復(fù)合后，制備復(fù)合V2O5納米線紙
2.1稱取步驟A所制得的氧化石墨稀10mg，置于燒杯中加入10ml的高純水，超聲攪拌分散均勾，得到lmg/ml的氧化石墨稀溶液；
2.2向所述氧化石墨烯溶液中加入10mg的L-抗壞血酸，再超聲分散2h，然后靜置24h，溶液漸漸變黑，得到維生素C部分還原的氧化石墨烯(VrGO);
2.3稱取按步驟一制備的超長V2O5納米線255mg，置于250ml的三口燒瓶中，加入205ml的尚純水；
2.4在磁力攪拌器下以1500?2500rpm速度，對步驟2.3所述三口燒瓶中的混合液攪拌24?48h，確保V2O5納米線充分分散在水溶液中；
2.5量取45ml的氧化石墨烯(VrGO)溶液，加入步驟2.3所述三口燒瓶中，繼續(xù)攪拌Ih使V2O5納米線與部分還原氧化石墨稀充分混合；
2.6量取步驟2.5制備的混合液250ml，以70%的填充比置于反應(yīng)釜內(nèi)膽中；
2.7將反應(yīng)釜置于160°C的恒溫烘箱中4h，完成部分還原氧化石墨烯的進(jìn)一步還原，且可保存V2O5納米線的長尺度，進(jìn)行原位的還原；
2.8將步驟2.7所述反應(yīng)釜中的混合液通過真空抽濾成膜，或者是倒入聚四氟蒸發(fā)皿中，在60°C環(huán)境中36h成膜，即制成復(fù)合V2O5納米線紙，所述復(fù)合V2O5納米線紙的直徑為4?10cm、厚度8?30μηι;復(fù)合V2O5納米線紙的厚度，與成膜前所量取混合液的ml量成正比。
[0021]2.9將步驟2.8所得的復(fù)合V2O5納米線紙通過沖片機(jī)裁成8?16_的小圓片，即成為扣式電池的電極材料。
[0022]參考附圖5可知，將本發(fā)明實施例中制備的用于儲能器件電極的純V2O5納米線紙或復(fù)合V2O5納米線紙為電極材料，用于鋰離子電池時，該鋰離子電池比容量最大值分別為242mAh/g和315mAh/g，均是在電流密度29.4mAh/g下測得。
[0023]參考附圖6可知，將本發(fā)明實施例中制備的用于儲能器件電極的純V2O5納米線紙或復(fù)合V2O5納米線紙為電極材料，用于鋰離子電池時，進(jìn)行電池的循環(huán)壽命測試，由圖6可知，復(fù)合V2O5納米線紙在588mAh/g的大電流密度下測試循環(huán)壽命經(jīng)過400圈后還有80%的剩余容量。
[0024]本發(fā)明一種用于儲能器件電極的V2O5納米線紙用于儲能器件電極材料(鋰電、鈉電、全固態(tài)電池、超級電容器)，相比于傳統(tǒng)的電極材料，具有制備工藝簡單、安全性高、可大批量生產(chǎn)，利用本發(fā)明制備的電極材料制造的儲能器件，具有更高的比容量以及更長的循環(huán)壽命。
[0025]最后應(yīng)說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制;盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項】
1.一種用于儲能器件電極的V2O5納米線紙，用于扣式電池或其它儲能器件的電極材料加工;其特征在于:所述V205納米線紙是純V205納米線紙，包括:純V205—維超長納米線自組裝成的宏觀二維紙質(zhì)結(jié)構(gòu)的純V2O5納米線紙;所述純V2O5納米線紙厚度為8?30μηι，純V2O5納米線紙中的純V2O5納米線長度為:0.001?1mm之間;所述V2O5納米線紙裁成設(shè)定尺寸的小圓片即直接用于扣式電池的電極材料。2.如權(quán)利要求1所述一種用于儲能器件電極的V2O5納米線紙，其特征在于:所述V2O5納米線紙或者是還原氧化石墨烯與V2O5納米線復(fù)合后制備的復(fù)合V2O5納米線紙，包括:純V2O5—維超長納米線自組裝成的宏觀二維紙質(zhì)結(jié)構(gòu)以及，原位地還原在所述純V2O5納米線骨架上的氧化石墨稀;所述氧化石墨稀的質(zhì)量不大于所述復(fù)合V2O5納米線紙總質(zhì)量的15%。3.如權(quán)利要求1所述一種用于儲能器件電極的V2O5納米線紙的制備方法，包括:純V2O5納米線紙制備方法;其特征在于:工藝步驟為: 步驟1:制備超長V2O5納米線 1.1稱取0.008mol(l.456g)V205粉末，超聲分散在120ml的去離子水中； 1.2往步驟1.1制備的溶液中緩慢加入20ml雙氧水(H2O2) (30wt.% )，混合溶液變?yōu)樽丶t色并伴有大量氣泡； 1.3將將步驟1.2制備的混合溶液磁力攪拌30min后，轉(zhuǎn)移至200ml的聚四氟反應(yīng)釜內(nèi)膽中； 1.4將反應(yīng)釜放置恒溫烘箱中230°C保溫12h; 1.5將步驟1.4處理后的水熱產(chǎn)物分別用高純水和酒精先后各清洗三次，再放置100°C真空干燥4h; 1.6將步驟1.5處理后的樣品在空氣中400 °C下焙燒3h，即制成超長V2O5納米線； 步驟2:制備純V2O5納米線紙 2.1稱取按步驟I制備的超長V2O5納米線300mg，置于250ml的三口燒瓶中； 2.2向所述三口燒瓶中加入250ml的高純水，再放入一個長5cm的大磁子； 2.3在磁力攪拌器作用下，以1500?2500rpm速度，攪拌24?48h，確保V2O5納米線充分分散在溶液中； 2.4將步驟2.3所述V2O5納米線分散液通過真空抽濾成膜，或者是倒入聚四氟蒸發(fā)皿熱蒸發(fā)成膜;即制成宏觀純V2O5納米線紙;所述宏觀純V2O5納米線紙直徑為4?1cm; 2.5將步驟2.4所述宏觀純V2O5納米線紙通過沖片機(jī)裁成8?16mm的小圓片，即成為扣式電池的電極材料。4.如權(quán)利要求2所述一種用于儲能器件電極的V2O5納米線紙的制備方法，包括:復(fù)合V2O5納米線紙制備方法，其特征在于:工藝步驟為: 步驟1:制備氧化石墨烯 1.1稱取Ig鱗片石墨和6g高錳酸鉀； 1.2量取27ml的濃硫酸和3ml的濃磷酸，置于10ml的聚四氟反應(yīng)釜內(nèi)膽中； 1.3準(zhǔn)備好冰水浴條件，將步驟1.2所述反應(yīng)釜內(nèi)膽置于其中，磁力攪拌1min; 1.4向反應(yīng)釜內(nèi)膽中加入鱗片石墨攪拌0.5h，在Ih之內(nèi)緩慢加入高錳酸鉀，再攪拌0.5h I.5密封步驟1.4所述反應(yīng)釜，將其置于70 V恒溫烘箱中24h，完成石墨烯的氧化； 1.6按(高純水:雙氧水)=10:1的比例，量取10ml的高純水及1ml雙氧水混合，并將混合液凍成冰塊狀； 1.7將步驟1.5氧化后的石墨烯取出倒置在步驟1.6制成的混合液冰塊上，簡單攪拌使其充分溶解； 1.8量取40ml濃度為1 %的鹽酸加入步驟1.7中的混合物內(nèi)，終止反應(yīng)； 1.9將步驟1.8制得的混合物倒入離心管中，以逐步提高轉(zhuǎn)速的方法離心至少離心過濾三次，再倒掉離心出的上清液； 1.10檢測按步驟1.9離心后混合物的PH值，確保PH約為7，并用氯化鋇溶液檢測混合物，確保混合物中無硫酸根離子，最后合格混合物置于聚四氟蒸發(fā)皿中40°C干燥成固體；即完成氧化石墨烯的制備； 步驟2:還原氧化石墨稀與V2O5納米線復(fù)合后，制備復(fù)合V2O5納米線紙2.1稱取步驟I所得的氧化石墨稀lOOmg，置于燒杯中加入10ml的高純水，超聲攪拌分散均勾，得到lmg/ml的氧化石墨稀溶液； 2.2向所述氧化石墨烯溶液中加入10mg的L-抗壞血酸，再超聲分散2h，然后靜置24h，溶液漸漸變黑，得到維生素C部分還原的氧化石墨烯(VrGO)溶液； 2.3稱取按權(quán)利要求3之步驟I制備的超長V2O5納米線255mg，置于250ml的三口燒瓶中，加入205ml的高純水； 2.4在磁力攪拌器下以1500?2500rpm速度，對步驟2.3所述三口燒瓶中的混合液攪拌24?48h，確保V2O5納米線充分分散在水溶液中； 2.5量取45ml的按步驟2.2制備的氧化石墨烯(VrGO)溶液，加入步驟2.3所述三口燒瓶中，繼續(xù)攪拌Ih使V2O5納米線與部分還原氧化石墨稀充分混合； 2.6量取步驟2.5制備的混合液250ml，以70%的填充比置于反應(yīng)釜內(nèi)膽中； 2.7將反應(yīng)釜置于160°C的恒溫烘箱中4h，完成部分還原氧化石墨烯的進(jìn)一步還原，且可保存V2O5納米線的長尺度，對VrGO進(jìn)行原位的還原； 2.8將步驟2.7所述反應(yīng)釜中的混合液通過真空抽濾成膜，或者是倒入聚四氟蒸發(fā)皿中，在60°C環(huán)境中36h成膜，即制成復(fù)合V2O5納米線紙，所述復(fù)合V2O5納米線紙的直徑為4?10011、厚度8?3(^111; 2.9將步驟2.8所得的復(fù)合V2O5納米線紙通過沖片機(jī)裁成8?16mm的小圓片，即成為扣式電池的電極材料。5.如權(quán)利要求3所述一種用于儲能器件電極的V2O5納米線紙的制備方法，其特征在于:所述純V2O5納米線紙制備方法中，純V2O5納米線紙厚度控制方法是:針對設(shè)定濃度的V2O5納米線水分散液，通過控制所述水分散液的體積量，達(dá)到成膜后最終純V2O5納米線紙厚度要求。6.如權(quán)利要求4所述一種用于儲能器件電極的V2O5納米線紙的制備方法，其特征在于:所述復(fù)合V2O5納米線紙制備方法中，復(fù)合V2O5納米線紙的厚度與成膜前所量取混合液的ml量成正比。
【文檔編號】H01G11/30GK105870426SQ201610409743
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月12日
【發(fā)明人】胡永明, 張月, 熊志宏, 王釗, 顧豪爽
【申請人】湖北大學(xué)