(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111555365.7 (22)申请日 2021.12.17 (71)申请人 华南协同创新研究院 地址 523808 广东省东莞 市松山湖高新 技 术产业开发区生产力大厦168室 (72)发明人 赵彦明　文妮　 (74)专利代理 机构 广州市华学知识产权代理有 限公司 4 4245 代理人 钟燕琼 (51)Int.Cl. C01G 45/00(2006.01) H01M 4/48(2010.01) H01M 10/0525(2010.01) H01M 10/36(2010.01) (54)发明名称 一种过渡金属钒酸盐材料及其制备方法与 应用 (57)摘要 本发明公开了一种过渡金属钒酸盐材料及 其制备方法与应用， 属于钒酸盐材料领域。 该制 备方法包括以下步骤： (1)将偏钒酸铵与锰盐加 入水中， 搅拌至充分溶解后再加入一水柠檬酸为 螯合剂及碳源， 在水浴下持续搅拌直到水分蒸发 完全再烘干； (2)将烘干后的产物在氩气或者还 原气氛下预煅烧， 自然冷却后， 研磨得到粉末状 材料； (3)将粉末状材料在氩气或者还原气氛下 煅烧， 自然冷却后， 得到过渡金属钒酸盐材料。 本 发明采用溶胶凝胶法合成出了纯相的MnV2O4， 该 方法制备工艺简单、 环保， 原料来源丰富， 产量可 控， 适合于大规模生产。 而且， 本发明合成的 MnV2O4可以同时用作锂离子电池负极材料以及 锌离子电池正极材 料， 且性能优异。 权利要求书1页 说明书5页 附图6页 CN 114229901 A 2022.03.25 CN 114229901 A 1.一种过渡金属钒酸盐材 料的制备 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： (1)将偏钒酸铵与锰盐加入水中， 搅拌至充分溶解后再加入一水柠檬酸为螯合剂及碳 源， 在水浴下持续搅拌直到水分蒸发完全再烘干； (2)将步骤(1)烘干后的产物在氩气或者还原气氛下预煅烧， 自然冷却后， 研磨得到粉 末状材料； (3)将步骤(2)得到的粉末状材料在氩气或者还原气氛下煅烧， 自然冷却后， 得到过渡 金属钒酸盐材 料。 2.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 步骤(1)所述锰盐为乙酸锰、 氯化锰、 碳酸锰和硫酸锰中的一种； 所述偏钒酸铵中钒与锰盐中锰的摩尔比为2:1。 3.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 步骤(1)所述柠檬酸与锰盐的摩尔比 为1:1‑1:3。 4.根据权利要求1所述的制备 方法， 其特 征在于， 步骤(1)所述水浴的温度为70 ‑100℃。 5.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 步骤(2)所述预煅烧的温度为300 ‑400 ℃， 时间为2 ‑6h。 6.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 步骤(2)、 步骤(3)所述还原气氛为含 有5％氢气的氩气 气氛。 7.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 步骤(3)所述煅烧的温度为500℃～ 800℃， 煅烧的时间为5～12小时。 8.由权利要求1 ‑7任一项所述的制备 方法制得的一种过渡金属钒酸盐材 料。 9.权利要求8所述的一种过渡金属钒酸盐材 料在制备锂离 子电池负极材 料中的应用。 10.权利要求8所述的一种过渡金属钒酸盐材 料在制备锌离 子电池正极材 料中的应用。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114229901 A 2一种过渡金属钒酸盐材料及其制备方 法与应用 技术领域 [0001]本发明属于钒酸盐材料技术领域， 具体涉及一种过渡金属钒酸盐材料及其制备方 法与应用。 背景技术 [0002]锂离子电池是目前最有前途的储能系统之一， 广泛应用于电动汽车和便携式电子 产品中。 负极材料作为锂离子电池的关键部件之一， 在其性能中起着重要的作用。 目前， 石 墨和钛酸锂是各种锂离子电池负极材料中最常用的商业应用材料。 然而， 石墨有限的理论 比容量(372mA  h g‑1)以及潜在的安全隐患限制了 其应用， 钛酸锂的高放/充电电位平台(～ 1.6V vs Li/Li+)降低了整个电池的能量和功率密度。 因此， 急需寻找具有良好电化学性能 的负极材料。 近年来， 混合过渡金属氧化物因为其超高的理论比容量以及双金属元素之间 的协同效应在 锂离子负极材料方面得到了广泛的研究。 考虑到钒和锰的多重价态以及它们 高电化学活性的性质， 过渡金属钒酸盐MnV2O4有望成为 一种高性能的负极材 料。 [0003]此外， 在各种电化学储能系统中， 可充电水系锌离子电池以其低成本、 丰富的原材 料和环境友好性成为未来大规模储能技术中最有希望的锂离子电池替代品。 目前， 锰基和 钒基氧化物是锌离子电池的主要正极材料， 其中锰基氧化物的电压窗口为0.8 ‑1.8V， 钒基 氧化物的电压窗口为0.1 ‑1.4V。 受锂离子电池中混合过渡 金属氧化物中双金属元素协同效 应的启发， 结合锰基和钒基氧化物， 利用协同效应以期实现具有更宽的电压窗口且性能优 异的锌离 子电池正材 料。 [0004]目前， 虽然已经有报道关于MnV2O4的制备， 但其合成方法步骤繁琐， 需要进一步改 性， 且每次合成量少， 不 适合大规模制备； 所用原材 料有一定毒性， 不符合环保的要求。 发明内容 [0005]为了克服以上不足， 本发明的首要目的在于提供一种过渡金属钒酸盐材料的制备 方法。 [0006]本发明的另一目的在于提供 上述方法制备 得到的过渡金属钒酸盐材 料。 [0007]本发明的再一目的在于提供上述的过渡金属钒酸盐材料在锂离子电池和锌离子 电池领域的应用。 [0008]本发明的目的通过以下技 术方案实现。 [0009]一种过渡金属钒酸盐材 料的制备 方法， 包括以下步骤： [0010](1)制备前躯体： 采用溶胶 ‑凝胶法合成了MnV2O4， 将偏钒酸铵(NH4VO3)与锰盐加入 水中， 搅拌至充分溶解后再加入一水柠檬酸为螯合剂及碳源， 在水浴下持续搅拌直到水分 蒸发完全再烘干； [0011](2)预处理： 将步骤(1)烘干后的产物在氩气或者还原气氛下预煅烧， 自然冷却后， 研磨得到粉末状材 料； [0012](3)高温煅烧： 将步骤(2)得到的粉末状材料在氩气或者还原气氛下煅烧， 自然冷说　明　书 1/5 页 3 CN 114229901 A 3